(57)【要約】  二偏波直交変調器は、入力平面光波回路（ＰＬＣ）と、ＥＯポリマー光変調導波路とを含み、入力ＰＬＣは、コヒーレント光を、複数の電気光学（ＥＯ）ポリマー光変調導波路を含む基板上ポリマー素子に分配し、各ＥＯポリマー光変調導波路はコヒーレント光を位相変調する。ＥＯポリマー光変調導波路は変調コヒーレント光を出力ＰＬＣに出力し、出力ＰＬＣは、位相変調光の導波路対を、マッハツェンダ干渉計信号に合成するとともに、マッハツェンダ干渉計信号の対を直交変調信号に合成する。偏光回転子は、直交変調信号の１つからの変調光を、直交偏光に回転する。出力ＰＬＣは、直交変調及び回転された直交変調光を合成して、二偏波直交変調光信号を形成する。ＰＬＣ基板上ポリマー素子は、単一のアセンブリ基板上に集積化されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を複数の入力インタフェース導波路を通して分岐及び分配する入力平面光波回路（ＰＬＣ）と、
上記複数の入力インタフェース導波路のそれぞれに動作可能に接続され、該複数の入力インタフェース導波路の少なくとも一部のそれぞれから上記分岐されたコヒーレント光を受信する複数の電気光学（ＥＯ）ポリマー導波路を含み、該ＥＯポリマー導波路の少なくとも一部が該受信されたコヒーレント光を変調する基板上薄膜ポリマー（ＴＦＰＳ）変調器と、
上記複数の電気光学ポリマー導波路に動作可能に接続され、少なくとも一部が該複数の電気光学ポリマー導波路から上記変調された光を受信する複数の出力インタフェース導波路を含み、該受信した変調された光を少なくとも１つの出力インタフェース導波路に合成する出力平面光波回路とを含む光変調器。
【請求項２】
上記基板上薄膜ポリマー変調器は、上記複数の電気光学ポリマー導波路の少なくとも一部に接続された複数の第１の位相バイアス素子を含む請求項１記載の光変調器。
【請求項３】
上記複数の第１の位相バイアス素子は、上記電気光学ポリマー導波路のそれに対応する一部の屈折率を変化させる第１の熱光学（ＴＯ）位相バイアス素子を含む請求項２記載の光変調器。
【請求項４】
上記基板上薄膜ポリマー変調器の上記電気光学ポリマー導波路のそれぞれは、基板に傷を付け、該傷を該基板及び薄膜ポリマー全体に広げることによって形成された光入力面及び光出力面を含む請求項１記載の光変調器。
【請求項５】
上記複数の入力インタフェース導波路を通して上記基板上薄膜ポリマーに分配されるコヒーレント光は、略ＴＭ平面に偏光されており、
ＴＭ平面偏光は、上記入力平面光波回路、上記基板上薄膜ポリマー変調器及び上記出力平面光波回路の表面から９０度の方向を向いた電気的横波を含む請求項１記載の光変調器。
【請求項６】
上記入力平面光波回路に含まれ又は動作可能に接続されたＴＭ平面偏光子を更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項７】
上記入力平面光波回路は、
入力導波路と、
上記入力導波路からの入力コヒーレント光を分けて、コヒーレント光を上記入力インタフェース導波路のそれぞれに分配する複数の入力インタフェース導波路スプリッタとを更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項８】
上記電気光学ポリマー導波路の第１の部分に動作可能に接続され、該電気光学ポリマー導波路の第１の部分からのＴＭ変調光をＴＥ平面偏光に回転する偏光回転子を更に含み、
ＴＥ平面偏光は、上記入力平面光波回路、上記基板上薄膜ポリマー変調器及び上記出力平面光波回路の表面に平行な方向を向いた電気的横波を含む請求項１記載の光変調器。
【請求項９】
上記出力平面光波回路は、
上記電気光学ポリマー導波路の第１の部分及び上記電気光学ポリマー導波路の第２の部分に動作可能に接続され、該電気光学ポリマー導波路の第１の部分及び上記偏光回転子からのＴＥ平面偏光と、上記電気光学ポリマー導波路の第２の部分からのＴＭ平面偏光とを合成する光コンバイナと、
上記光コンバイナに動作可能に接続され、上記合成ＴＥ及びＴＭ平面偏光を搬送する出力導波路とを更に含む請求項８記載の光変調器。
【請求項１０】
上記出力導波路に動作可能に接続され、上記合成ＴＥ及びＴＭ平面偏光を光ファイバ又は他の導波路素子に供給する出力光カプラを更に含む請求項９記載の光変調器。
【請求項１１】
アセンブリ基板を更に含み、
上記入力平面光波回路、上記基板上薄膜ポリマー変調器及び上記出力平面光波回路は上記アセンブリ基板上に、該アセンブリ基板に隣接したそれらの個々の導波路によって取り付けられ、該個々の基板は、該アセンブリ基板から離れて取り付けられている請求項１記載の光変調器。
【請求項１２】
上記アセンブリ基板は、上記基板上薄膜ポリマー変調器の導波路と上記入力平面光波回路及び出力平面光波回路の導波路との間の垂直アライメントを揃える請求項１１記載の光変調器。
【請求項１３】
上記アセンブリ基板は、厚さが略１ｍｍのガラススライドからなる請求項１１記載の光変調器。
【請求項１４】
第１のマッハツェンダ干渉計を更に含み、
上記第１のマッハツェンダ干渉計は、上記入力平面光波回路に、
第１の入力中間導波路と、
２つの第１の入力インタフェース導波路と、
上記第１の入力中間導波路に動作可能に接続され、該第１の入力中間導波路から受信されたコヒーレント光を、上記２つの第１の入力インタフェース導波路に分ける第１の入力スプリッタとを含み、
上記第１のマッハツェンダ干渉計は、上記基板上薄膜ポリマー変調器に、
上記２つの第１の入力インタフェース導波路からコヒーレント光を受信するようにそれぞれ一直線に並べられた第１の対の電気光学ポリマー導波路変調チャネルを更に含み、
上記第１のマッハツェンダ干渉計は、上記出力平面光波回路に、
上記第１の対の電気光学ポリマー導波路変調チャネルから変調コヒーレント光を受信するように一直線に並べられた２つの第１の出力インタフェース導波路と、
上記２つの第１の出力インタフェース導波路に接続され、上記受信された光を合成する第１の出力コンバイナと、
上記第１の出力コンバイナから上記合成された光を受信する第１の出力中間導波路とを更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項１５】
第２のマッハツェンダ干渉計を更に含み、
上記第２のマッハツェンダ干渉計は、上記入力平面光波回路に、
第２の入力中間導波路と、
２つの第２の入力インタフェース導波路と、
上記第２の入力中間導波路に動作可能に接続され、該第２の入力中間導波路から受信されたコヒーレント光を、上記２つの第２の入力インタフェース導波路に分ける第２の入力スプリッタとを含み、
上記第２のマッハツェンダ干渉計は、上記基板上薄膜ポリマー変調器に、
上記２つの第２の入力インタフェース導波路からコヒーレント光を受信するようにそれぞれ一直線に並べられた第２の対の電気光学ポリマー導波路変調チャネルを更に含み、
上記第２のマッハツェンダ干渉計は、上記出力平面光波回路に、
上記第１の対の電気光学ポリマー導波路変調チャネルから変調コヒーレント光を受信するように一直線に並べられた２つの第２の出力インタフェース導波路と、
上記２つの第２の出力インタフェース導波路に動作可能に接続され、上記受信光を合成する第２の出力コンバイナと、
上記第２の出力コンバイナから上記合成光を受信する第２の出力中間導波路とを更に含む請求項１４記載の光変調器。
【請求項１６】
上記第１及び第２のマッハツェンダ干渉計は、協働して、第１の４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は差動４位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）光変調器を形成する請求項１５記載の光変調器。
【請求項１７】
上記入力平面光波回路又は上記出力平面光波回路上に配置され、上記第１又は第２のマッハツェンダ干渉計の１つに動作可能に接続され、該第１及び第２のマッハツェンダ干渉計間のサインコサイン位相関係を維持して、上記４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器を略適切な位相整合状態に保つ熱光学直交位相バイアス素子を更に含む請求項１６記載の光変調器。
【請求項１８】
上記入力平面光波回路、上記基板上薄膜ポリマー変調器及び上記出力平面光波回路に第２の４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器として形成され、上記コヒーレント光を変調する第３及び第４のマッハツェンダ干渉計を更に含む請求項１７記載の光変調器。
【請求項１９】
上記第１の４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器の出力導波路に接続され、該第１の４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器によって変調されたコヒーレント光の偏光を、ＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転する偏光回転子と、
上記第１の４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器からのＴＥ面偏光と、上記第２の４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器からのＴＭ平面偏光とを合成して、２つの分離可能な４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光信号を含む単一の光信号を、出力導波路に形成するコンバイナとを更に含む請求項１８記載の光変調器。
【請求項２０】
上記第１又は第２の４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器からの光の位相をシフトして、他の４位相偏移変調又は差分４位相偏移変調光変調器の位相に一致させる偏光位相バイアス素子を更に含む請求項１９記載の光変調器。
【請求項２１】
上記基板上薄膜ポリマー変調器は、各電気光学変調導波路に動作可能に接続された個々の高速電極を含む請求項１記載の光変調器。
【請求項２２】
上記コヒーレント光は、基本的には単一の波長を含む請求項１記載の光変調器。
【請求項２３】
上記コヒーレント光は、Ｃ又はＬデータ伝送波長分割多重バンドから選択される複数の波長分割多重（ＷＤＭ）チャネルの１つを含む請求項１記載の光変調器。
【請求項２４】
上記基板上薄膜ポリマー変調器と上記出力平面光波回路間の上記電気光学ポリマー導波路の一部に対応した領域に取り付けられ、該電気光学ポリマー導波路の一部から受信されるＴＭ平面偏光をＴＥ平面偏光に回転する偏光回転子を更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項２５】
上記入力平面光波回路の導波路、上記基板上薄膜ポリマー変調器の電気光学変調導波路及び上記出力平面光波回路の導波路のそれぞれは、個々の基板の上面に隣接した個々の導波路層内に形成され、該導波路を上記アセンブリ基板に隣接して取り付けることによって、Ｚ軸における相互アライメントを維持する請求項１記載の光変調器。
【請求項２６】
上記入力平面光波回路、上記基板上薄膜ポリマー変調器、上記出力平面光波回路及びアセンブリ基板を支えるとともに、パッケージとヒートシンクの少なくとも１つに、あるいは１つ以上の更なる導波路素子に接続された二偏波直交変調器を支える取付基板を更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項２７】
少なくとも上記基板上薄膜ポリマー光変調器を上記取付基板に熱的に接続するサーマルガスケット又はサーマルジェルを更に含む請求項２６記載の光変調器。
【請求項２８】
上記入力平面光波回路、上記基板上薄膜ポリマー変調器及び上記出力平面光波回路は、協働して、二偏波直交光変調器、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）光変調器、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）光変調器、差動４位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）光変調器、リターンツーゼロ差動４位相偏移変調（ＲＺ−ＤＱＰＳＫ）光変調器、直交振幅変調器（ＱＡＭ）又は複数のレベルの光変調器の１つ以上として機能する請求項１記載の光変調器。
【請求項２９】
上記基板上薄膜ポリマー変調器の上記電気光学ポリマー導波路のそれぞれは、ダイシングソーで上記基板及び薄膜ポリマーをダイスカットすることによって形成された光入力面及び光出力面を含む請求項１記載の光変調器。
【請求項３０】
上記入力平面光波回路は、
マルチモード干渉（ＭＭＩ）カプラ、方向性カプラ、多重部又は多重分離部の１つ以上を更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項３１】
上記入力平面光波回路は、
上記コヒーレント光を発生するレーザを更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項３２】
上記出力平面光波回路は、
マルチモード干渉（ＭＭＩ）カプラ、方向性カプラ、多重部又は多重分離部の１つ以上を更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項３３】
上記出力平面光波回路は、
１つ以上の光検出器を更に含む請求項１記載の光変調器。
【請求項３４】
二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法において、
コヒーレントＴＭ平面偏光を受信し、
上記コヒーレント光を、入力平面光波回路によって８つの入力インタフェース導波路に分け、
上記８つの入力インタフェース導波路から上記コヒーレント光を受信し、８つの個々のチャネルのコヒーレント光を、８つの個々の基板上薄膜ポリマー電気光学変調器導波路を通して送信し、
少なくとも１つの第１の変調電気サインデータ信号を、第１の対の電気光学変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第１の高速サイン電極で受信し、少なくとも１つの第２の変調電気サインデータ信号を、第３の対の電気光学変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第２の高速サイン電極で受信し、少なくとも１つの第１の変調電気コサインデータ信号を、第２の対の電気光学変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第１の高速コサイン電極で受信し、少なくとも１つの第２の変調電気コサインデータ信号を、第４の対の電気光学変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第２の高速コサイン電極で受信し、
上記第１のサイン変調電気データ信号と上記第１のコサイン変調電気データ信号は略直交し、上記第２のサイン変調電気データ信号と上記第２のコサイン変調電気データ信号は略直交しており、
上記個々の高速電極によって発生される電界を、８つの電気光学変調器導波路に印加して、それらを通過する上記コヒーレントＴＭ平面偏光に８つの個々の位相シフトを起こし、
上記８つの出力インタフェース導波路によって位相シフトされたコヒーレント偏光を、出力平面光波回路によって受信し、
上記第１の対の電気光学変調器導波路からの光を合成し、上記第２の対の電気光学変調器導波路からの光を合成し、上記第３の対の電気光学変調器導波路からの光を合成し、上記第４の対の電気光学変調器導波路からの光を合成して、第１のサイン変調光、第１のコサイン変調光、第２のサイン変調光、第２のコサイン変調光をそれぞれ搬送する個々の第１、第２、第３及び第４のマッハツェンダ干渉計変調光データ信号を形成し、
上記第１の対の電気光学変調器導波路及び上記第１のマッハツェンダ干渉計からの光と、上記第２の対の電気光学変調器導波路及び上記第２のマッハツェンダ干渉計からの光とを合成して、第１の直交変調光データ信号を生成し、
上記第３の対の電気光学変調器導波路及び上記第３のマッハツェンダ干渉計からの光と、上記第４の対の電気光学変調器導波路及び上記第４のマッハツェンダ干渉計からの光とを合成して、第２の直交変調光データ信号を生成し、
上記第１及び第２の対の電気光学変調器導波路からの上記変調光の偏光面を、ＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転し、
上記第１の直交変調光データ信号からの光と、上記第２の直交変調光データ信号からの光とを合成して、直交変調ＴＥ平面偏光成分と直交変調ＴＭ平面偏光成分とを含む出力光波長変調データ信号を生成する方法。
【請求項３５】
更に、
複数のマッハツェンダバイアス信号を受信し、
上記電気光学変調導波路の半分の一部を加熱して、各マッハツェンダ干渉計導波路対をＶΠに調整する（tune）請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項３６】
更に、
複数の直交バイアス信号を受信し、
上記入力平面光波回路の導波路又は上記出力平面光波回路の導波路の一部を加熱して、互いに直交したマッハツェンダ干渉計を、コヒーレント光位相整合状態にする請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項３７】
更に、
偏光バイアス信号を受信し、
入力平面光波回路導波路又は出力平面光波回路導波路を加熱して、上記ＴＥ平面偏光成分と上記ＴＭ平面偏光成分とを時間的又は位相的に一致させる請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項３８】
上記８つの入力インタフェース導波路からコヒーレント光を受信し、８つの個々のチャネルのコヒーレント光を８つの個々の基板上薄膜ポリマー電気光学変調器導波路を通して送信することは、ダイシングソーでウエハーから基板及び薄膜ポリマーをダイスカットすることによって形成された該薄膜ポリマーの端面を介して、光を受信することを含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項３９】
上記８つの出力インタフェース導波路によって位相シフトされたコヒーレント偏光を出力平面光波回路によって受信することは、ダイシングソーでウエハーから基板及び薄膜ポリマーをダイスカットすることによって形成された該薄膜ポリマーの端面を介して、光を出射することを含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４０】
上記第１及び第２の対の電気光学変調器導波路からの変調光の偏光面をＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転することは、直交変調光信号を、上記出力平面光波回路に配置された又は上記出力平面光波回路の一部間に配置された偏光回転子に通過させることを含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４１】
上記第１及び第２の対の電気光学変調器導波路からの変調光の偏光面をＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転することは、該光が上記出力平面光波回路によって受信される前に、上記基板上薄膜ポリマー電気光学変調器導波路の一部からの位相変調光を偏光回転子に通過させることを含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４２】
更に、
受信コヒーレント光をＴＭ平面偏光に偏光する請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４３】
上記コヒーレント光を受信することは、第１の直交変調器に対応する第１のチャネルのコヒーレント光を受信し、第２の直交変調器に対応する第２のチャネルのコヒーレント光を受信することを含み、該第１のチャネルのコヒーレント光と該第２のチャネルのコヒーレント光は、互いにインコヒーレントである請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４４】
更に、
上記サインデータ及び上記コサインデータを生成して、上記電気光学変調器を変調する請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４５】
上記少なくとも１つの第１のサイン変調電気信号及び少なくとも１つの第１のコサイン変調電気信号を受信することは、直交振幅変調（ＱＡＭ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は差動４位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）を受信することを含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４６】
上記少なくとも１つの第１のサイン変調電気信号及び少なくとも１つの第１のコサイン変調電気信号を受信することは、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）を受信することを含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４７】
上記８つの入力インタフェース導波路からコヒーレント光を受信し、８つの個々のチャネルのコヒーレント光を８つの個々の基板上薄膜ポリマー電気光学変調器導波路を通して送信することは、基板上薄膜ポリマーの基板に傷を付け、該傷を該基板及び薄膜ポリマー全体に広げることによって形成された該薄膜ポリマーの端面を介して、光を受信すること含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４８】
上記８つの出力インタフェース導波路によって位相シフトされたコヒーレント偏光を出力平面光波回路によって受信することは、基板上薄膜ポリマーの基板に傷を付け、該傷を該基板及び薄膜ポリマー全体に広げることによって形成された該薄膜ポリマーの端面を介して、光を出射することを含む請求項３４記載の二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法。
【請求項４９】
二偏波直交光変調器を製造する二偏波直交光変調器の製造方法において、
ポリマースタック及び電気光学変調導波路がアセンブリ基板に隣接し、基板上薄膜ポリマー変調器の基板が該ポリマースタックによって該アセンブリ基板から離れるように、該ポリマースタックに入力端部及び出力端部を含む複数の該電気光学変調導波路を含む基板上薄膜ポリマー変調器ダイを、該アセンブリ基板上に取り付け、
入力平面光波回路導波路層が上記アセンブリ基板に隣接し、平面光波回路基板が該入力平面光波回路導波路層によって該アセンブリ基板から離れるように、該平面光波回路基板上の導波路層に複数の入力インタフェース導波路を含む入力平面光波回路ダイを該アセンブリ基板上に、該複数の入力インタフェース導波路を上記基板上薄膜ポリマーの上記電気光学変調導波路の上記入力端部に位置合わせしながら、取り付け、
出力平面光波回路導波路層が上記アセンブリ基板に隣接し、上記平面光波回路基板が該出力平面光波回路導波路層によって該アセンブリ基板から離れるように、該平面光波回路基板上の導波路層に複数の出力インタフェース導波路を含む出力平面光波回路ダイを該アセンブリ基板上に、該複数の出力インタフェース導波路を上記基板上薄膜ポリマー変調器の上記電気光学変調導波路の上記出力端部に位置合わせしながら、取り付ける二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５０】
上記入力平面光波回路ダイ、上記基板上薄膜ポリマー変調器ダイ及び上記出力平面光波回路ダイは、接着剤を用いて上記アセンブリ基板に接着することによって、該アセンブリ基板上に取り付けられる請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５１】
上記接着剤は、光学接着剤を含む請求項５０記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５２】
更に、
上記接着剤を紫外線によって硬化する請求項５０記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５３】
更に、
グルーブを、上記出力平面光波回路ダイの上記電気光学変調導波路の第１の部分を通過した後の光を搬送する１つ以上の導波路に対応した位置に形成し、
上記グルーブに偏光回転子を取り付ける請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５４】
上記アセンブリ基板上に上記出力平面光波回路ダイを取り付ける前に、上記グルーブの形成及び偏光回転子の取付を実行する請求項５３記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５５】
上記出力平面光波回路ダイは、２つの出力平面光波回路ダイを含んでおり、更に、
偏光回転子を、上記２つの出力平面光波回路ダイス間の上記電気光学変調器導波路の第１の部分を通過した後の光を搬送する１つ以上の導波路に対応した位置に取り付ける請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５６】
更に、
上記アセンブリ基板上に上記出力平面光波回路ダイを取り付ける前に、偏光回転子を上記電気光学変調器導波路の第１の部分の上記出力端部に隣接して取り付け、
上記出力平面光波回路ダイを取り付けることは、上記出力平面光波回路ダイを上記偏光回転子に隣接して取り付けることを含む請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５７】
上記アセンブリ基板上に上記出力平面光波回路ダイを取り付ける前に、上記偏光回転子と略同じ厚さを有する非偏光回転ウィンドウを、該偏光回転子によって境界が示されない上記電気光学変調器導波路の第２の部分の上記出力端部に隣接して取り付ける請求項５６記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５８】
上記組み立てられたアセンブリ基板、上記入力平面光波回路ダイ、基板上薄膜ポリマーダイ及び上記出力平面光波回路ダイを取付基板上に、該入力平面光波回路ダイ、該基板上薄膜ポリマーダイ及び該出力平面光波回路ダイが該取付基板に隣接し、該アセンブリ基板が個々の入力平面光波回路基板、基板上薄膜ポリマー基板、出力平面光波回路基板及び導波路層によって該取付基板から離れるように、取り付ける請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項５９】
上記組み立てられたアセンブリ基板、入力平面光波回路ダイ、基板上薄膜ポリマーダイ及び出力平面光波回路ダイの取付基板への取付は、個々の入力平面光波回路ダイ基板、基板上薄膜ポリマーダイ基板、出力平面光波回路ダイ基板及び上記取付基板間にサーマルガスケット又はサーマルジェルを配置することを含む請求項５８記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項６０】
上記アセンブリ基板は、上記電気光学変調器導波路に対応する複数の高速電極を含み、
上記アセンブリ基板上への基板上薄膜ポリマーダイの取付は、上記電気光学変調器導波路を上記高速電極に位置合わせすることを含む請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項６１】
更に、
基板上薄膜ポリマーウエハーから上記基板上薄膜ポリマーダイを、上記電気光学変調器導波路の入力面及び出力面が形成されるように、ダイシングソーによってダイスカットする請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【請求項６２】
更に、
上記電気光学変調器導波路の上記入力面及び出力面が、上記基板上薄膜ポリマーウエハーに傷を付け、該傷を基板及び薄膜ポリマー全体に広げることによって形成されるように、該基板上薄膜ポリマーウエハーから上記基板上薄膜ポリマーダイを形成する請求項４９記載の二偏波直交光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、この出願と不整合とならない範囲で、グウォミン・ユー、ジョナサン・マラリ、エリック・ミラー、パオクイン・チェン及びラルカ・ディヌによって発明され、２０１１年１１月１１日に出願された米国仮特許出願６１／５５８７６７号、発明の名称「二偏波直交変調器」の優先権の利益を主張し、この内容は、引用することにより、本願に援用される。
【発明の概要】
【０００２】
実施の形態に基づく二偏波直交光変調器は、入力平面光波回路（ＰＬＣ）、基板上薄膜ポリマー（ＴＦＰＳ）変調器、及び／又は出力平面光波回路（ＰＬＣ）のハイブリッドアセンブリを含む。入力ＰＬＣは、コヒーレント光を、複数の入力インタフェース導波路を通して分岐及び分配することができる。基板上薄膜ポリマー（ＴＦＰＳ）変調器は、複数の電気光学（ＥＯ）ポリマー導波路を含み、ＥＯポリマー導波路のそれぞれは、個々に入力インタフェース導波路に動作可能に接続され、複数の入力インタフェース導波路の少なくとも一部のそれぞれから分岐（divided）コヒーレント光を受信することができ、そして、ＥＯポリマー導波路の少なくとも一部は、受信コヒーレント光を変調する。出力ＰＬＣは、複数の出力インタフェース導波路を含み、出力インタフェース導波路の少なくとも一部は、複数のＥＯポリマー導波路に動作可能に接続され、ＥＯポリマー導波路から変調光を受信することができる。出力ＰＬＣは、受信変調光を少なくとも１つの出力導波路内に合成する。
【０００３】
他の実施の形態に基づく、二偏波直交光変調器によってデータを光波長に変調する方法は、コヒーレントＴＭ平面偏光を受信し、コヒーレント光を、入力ＰＬＣによって８つの入力インタフェース導波路に分ける。８つの個々の基板上薄膜ポリマー（ＴＦＰＳ）電気光学（ＥＯ）変調器導波路は、８つの入力インタフェース導波路からコヒーレント光を受信して、送信する。少なくとも１つの第１の変調電気サインデータ信号は、第１の対のＥＯ変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第１の高速サイン電極で受信され、少なくとも１つの第２の変調電気サインデータ信号は、第３の対のＥＯ変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第２の高速サイン電極で受信される。同時に、少なくとも１つの第１の変調電気コサインデータ信号は、第２の対のＥＯ変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第１の高速コサイン電極で受信され、少なくとも１つの第２の変調電気コサインデータ信号は、第４の対のＥＯ変調器導波路に動作可能に接続された少なくとも１つの第２の高速コサイン電極で受信される。第１のサイン変調電気データ信号と第１のコサイン変調電気データ信号は直交し、第２のサイン変調電気データ信号と第２のコサイン電気データ信号は直交している。個々の高速電極によって発生される電界は、８つのＥＯ変調器導波路に印加され、それらを通過するコヒーレントＴＭ平面偏光に８つの個々の位相シフトを起こす。そして、８つの出力インタフェース導波路によって位相シフトされたコヒーレント偏光は、出力ＰＬＣによって受信される。出力ＰＬＣは、第１の対のＥＯ変調器導波路からの光を合成し、第２の対のＥＯ変調器導波路からの光を合成し、第３の対のＥＯ変調器導波路からの光を合成し、第４の対のＥＯ変調器導波路からの光を合成して、第１のサイン変調光、第１のコサイン変調光、第２のサイン変調光及び第２のコサイン変調光をそれぞれ搬送する個々の第１、第２、第３及び第４のマッハツェンダ干渉計変調光データ信号を形成する。そして、出力ＰＬＣは、第１の対のＥＯ変調器導波路及び第１のマッハツェンダ干渉計からの光と、第２の対のＥＯ変調器導波路及び第２のマッハツェンダ干渉計からの光とを合成して、第１の直交変調光データ信号を生成する。同時に、出力ＰＬＣは、第３の対のＥＯ変調器導波路及び第３のマッハツェンダ干渉計からの光と、第４の対のＥＯ変調器導波路及び第４のマッハツェンダ干渉計からの光とを合成して、第２の直交変調光データ信号を生成する。偏光回転子は、第１及び第２の対のＥＯ変調器導波路からの変調光の偏光面をＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転する。（オプションとして、偏光回転子は、第１及び第２の対のＥＯ変調器導波路からの光を、合成する前に、ＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転してもよい）。そして、出力ＰＬＣは、（ＴＥ平面偏光を有する）第１の直交変調光データ信号からの光と、（ＴＭ平面偏光を有する）第２の直交変調光データ信号からの光とを合成して、直交変調ＴＥ平面偏光成分と直交変調ＴＭ平面偏光成分とを含む出力光波長変調データ信号を生成する。
【０００４】
他の実施の形態に基づく、二偏波直交光変調器を製造する方法は、基板上薄膜ポリマー（ＴＦＰＳ）変調器ダイを取り付け、ＴＦＰＳ変調器ダイは、複数の電気光学（ＥＯ）変調導波路を含み、ＥＯ変調導波路は、アセンブリ基板上のポリマースタックに入力端部及び出力端部を含み、ポリマースタック及びＥＯ変調導波路は、アセンブリ基板に隣接し、ＴＦＰＳ基板は、ポリマースタックによってアセンブリ基板から離れている。平面光波回路（ＰＬＣ）基板上の導波路層に複数の入力インタフェース導波路を含む入力平面光波回路（ＰＬＣ）ダイをアセンブリ基板上に、複数の入力インタフェース導波路をＴＦＰＳのＥＯ変調導波路の入力端部に位置合わせしながら、取り付ける。入力ＰＬＣは、入力ＰＬＣ導波路層がアセンブリ基板に隣接し、ＰＬＣ基板が入力ＰＬＣ導波路層によってアセンブリ基板から離れるように取り付ける。出力ＰＬＣ導波路層がアセンブリ基板に隣接し、ＰＬＣ基板が出力ＰＬＣ導波路層によってアセンブリ基板から離れるように、ＰＬＣ基板上の導波路層に複数の出力インタフェース導波路を含む出力ＰＬＣダイをアセンブリ基板上に、複数の出力インタフェース導波路をＴＦＰＳのＥＯ変調導波路の出力端部に位置合わせしながら、取り付ける。
【０００５】
他の実施の形態に基づく二偏波直交光変調器は、１つの同じ基板上の複数の入力導波路に一体化された１つ以上の光源素子を有する入力ＰＬＣを含んでいてもよい。例えば、１つ以上の光源素子は、連続発振レーザを含んでいてもよい。
【０００６】
他の実施の形態に基づく二偏波直交光変調器は、１つの同じ基板上に複数の出力導波路と共に集積化された１つ以上の光検出素子を含む出力ＰＬＣを含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に基づく二偏波直交変調器の模式図である。
【図２Ａ】実施の形態に基づく図１の二偏波直交変調器の側断面図である。
【図２Ｂ】他の実施の形態に基づく二偏波直交変調器の側断面図である。
【図３】実施の形態に基づく、入力又は出力平面光波回路（ＰＬＣ）の入力導波路又は出力導波路に対するアライメントを示す電気光学（ＥＯ）変調器導波路の部分横断面図である。
【図４】実施の形態に基づく図１〜図３の二偏波直交変調器を動作させる方法を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態に基づく図１〜図３の二偏波直交変調器を製造する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、明細書の一部を構成する添付の図面を参照して、詳細に説明する。詳細な説明で明記しない限り、図面において、同様の記号は、一般的に同様の部品を表す。開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施の形態を用い、及び／又は他の変更を行うことができる。
【０００９】
図１は、実施の形態に基づく二偏波直交変調器１０１の模式図である。図２Ａは、実施の形態に基づく、図１の二偏波直交変調器１０１の側断面図である。図２Ｂは、実施の形態に基づく、図１の二偏波直交変調器１０１'の他の実施の形態の側断面図である。以下の説明は、図１、２Ａ、２Ｂを参照することによって理解することができる。
【００１０】
二偏波直交光変調器１０１は、入力平面光波回路（ＰＬＣ）１０２を含んでいてもよく、入力ＰＬＣ１０２は、コヒーレント光１０４を、複数の入力インタフェース導波路１０６ａ〜１０６ｈを通して分岐及び分配する。基板上薄膜ポリマー（ＴＦＰＳ）変調器１０８は、複数の電気光学（ＥＯ）ポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈを含んでいてもよい。ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈのそれぞれは、個々に入力インタフェース導波路１０６ａ〜１０６ｈに動作可能に接続され、複数の入力インタフェース導波路１０６ａ〜１０６ｈの少なくとも一部のそれぞれから分岐コヒーレント光１０４を受信することができる。ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈの少なくとも一部は、受信コヒーレント光１０４を変調することができる。
【００１１】
出力ＰＬＣ１１２は、複数の出力インタフェース導波路１１４ａ〜１１４ｈを含んでいてもよい。出力インタフェース導波路１１４ａ〜１１４ｈの少なくとも一部は、複数のＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈに動作可能に接続され、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈから変調光を受信することができる。出力ＰＬＣ１１２は、受信変調光を少なくとも１つの出力導波路１１６に合成することができる。
【００１２】
ここに用いられるように、ＴＦＰＳ変調器は、光学スタック状に配列され、基板上に配置されたポリマー光学層を含む素子と呼ぶことができる。基板は、シリコンを含んでいてもよく、明確にするために、ここでは、そう呼んでもよい。あるいは、ＴＦＰＳ基板は、基本的には、他の材料、例えばガラスと、シリコン、アモルファスシリコン以外の半導体と、及び／又は柔軟な基板とを含む又はから構成することができる。「薄膜」ポリマー光学層は、通常、一連のポリマーのスピンコート又はハイブリッドシリコン／ポリマーコーティング、コーティングの硬化、フォトリソグラフィパターニング、エッチング（ウェット及び／又はドライ）及び導電体の電着によって形成することができる。したがって、ＴＦＰＳにおける用語「薄膜」は、従来の半導体エンジニアによって理解されているような厳密な薄膜ではない層を含んでいてもよい。ＴＦＰＳ変調器導波路の具体的な断面構造は、図３を参照して後述する。
【００１３】
ＴＦＰＳ変調器１０８は、複数のＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈの少なくとも一部に動作可能に接続された複数の第１の位相バイアス素子１１８ａ、１１８ｃ、１１８ｅ、１１８ｇを含んでいてもよい。複数の第１の位相バイアス素子１１８ａ、１１８ｃ、１１８ｅ、１１８ｇは、第１の熱光学（ＴＯ）位相バイアス素子を含んでいてもよく、第１のＴＯ位相バイアス素子は、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈの対応する一部の屈折率を変化させる。
【００１４】
第１の位相バイアス素子をＴＦＰＳ変調器上に配置することにより、ＰＬＣの１つの上に配置したＴＯ位相バイアス素子によって行う他の第１の位相バイアスよりも低い電圧を用いて、ＴＯ位相バイアスを行うことができる。
【００１５】
ＴＦＰＳ変調器１０８のＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｈのそれぞれは、基板２１１及び薄膜ポリマー２０８をダイスカットすることによって形成された光入力面１２０及び光出力面１２２を含んでいてもよい。あるいは、光入力面１２０及び光出力面１２２は、基板２１１に傷を付け、傷を薄膜ポリマー２０８全体に広げることによって形成することができる。
【００１６】
複数の入力インタフェース導波路１０６ａ〜１０６ｈを通してＴＦＰＳ変調器１０８に分配されるコヒーレント光１０４は、略ＴＭ平面に偏光されていてもよい。二偏波直交光変調器１０１は、入力ＰＬＣ１０２内に含まれ又は動作可能に接続されたＴＭ平面偏光子１２４を含んでいてもよい。あるいは、受信コヒーレント光１０４が、ＴＭ平面に偏光されていてもよい。
【００１７】
実施の形態に基づくＴＦＰＳ１０８のＥＯ導波路１１０ａ〜１１０ｈは、ＴＥ平面偏光（ＴＥ平面偏光は、入力ＰＬＣ１０２、ＴＦＰＳ１０８及び出力ＰＬＣ１１２の表面２０４、２１０、２１４に平行な偏光面を有する）よりもＴＭ平面偏光（表面２０４、２１０、２１４に直交した偏光面を有する）に対して、大幅に高い結合を有する。理想的に偏光されたＥＯ素子及び完全ＴＥ平面偏光の場合、ＴＦＰＳのＥＯ変調器は、実質的には光伝搬速度の影響を受けない。このため、ＴＦＰＳのＥＯ導波路１１０ａ〜１１０ｈに対する入力光は、好ましくは、ＴＭ平面に偏光されている。
【００１８】
入力ＰＬＣ１０２は、入力導波路１２６と、入力導波路１２６からの入力コヒーレント光を分ける複数の入力インタフェース導波路スプリッタ１３０ａ、１３０ｅ、１３２ａ、１３２ｃ、１３２ｅ、１３２ｇとを含んでいてもよく、コヒーレント光を入力インタフェース導波路のそれぞれに分配する。例えば、スプリッタ１３０ａ、１３０ｅ、１３２ａ、１３２ｃ、１３２ｅ、１３２ｇのそれぞれは、エネルギを略５０：５０に分けることができる。他の実施の形態に基づくスプリッタ１３０ａ、１３０ｅ、１３２ａ、１３２ｃ、１３２ｅ、１３２ｇの１つ以上のパワー分割は、例えば、導波路、偏光回転子１３４等を通る損失の全体的な変動を調整するために、５０：５０とは異なっていてもよい。
【００１９】
出力ＰＬＣ１１２は、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの第１の部分に動作可能に接続された偏光回転子１３４を含んでいてもよく、偏光回転子１３４は、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの第１の部分からのＴＭ変調光をＴＥ平面偏光に回転する。例えば、偏光回転子１３４は、薄膜デバイス又は半波長板を含んでいてもよい。出力ＰＬＣ１１２は、（図２Ａに示すように）２つの部分にダイスカットされていてもよく、偏光回転子１３４を、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの第１の部分に対応する領域の部分間に取り付けてもよい。あるいは、出力ＰＬＣ１１２は、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの第１の部分に対応する出力ＰＬＣ１１２の導波路１４４部分を横切って、（例えば深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）によって）形成したグルーブを含んでいてもよく、グルーブに偏光回転子１３４を取り付けてもよい。
【００２０】
出力ＰＬＣ１１２は、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの第１の部分及びＥＯポリマー導波路１１０ｅ〜１１０ｈの第２の部分に動作可能に接続された光コンバイナ１３６を含んでいてもよく、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの第１の部分及び偏光回転子１３４からのＴＥ平面偏光と、ＥＯポリマー導波路１１０ｅ〜１１０ｈの第２の部分からのＴＭ平面偏光とを合成する。コンバイナ１３６に動作可能に接続された出力導波路１１６は、合成ＴＥ及びＴＭ平面偏光を搬送する。出力導波路１１６に動作可能に接続された出力光カプラ１３８は、光ファイバ又は他の導波路素子（図示せず）に接続され、合成ＴＥ及びＴＭ平面偏光を送信することができる。
【００２１】
二偏波直交光変調器１０１は、アセンブリ基板１４０を更に含んでいてもよい。入力ＰＬＣ１０２、ＴＦＰＳ変調器１０８及び出力ＰＬＣ１１２はアセンブリ基板１４０上に、アセンブリ基板１４０に隣接したそれらの個々の導波路１４２、１１０ａ〜１１０ｈ、１４４によって取り付けることができる。したがって、個々の基板１０６、２１１、２１６は、アセンブリ基板１４０から離れて取り付けることができ、アセンブリ基板１４０から個々の導波路層２０２、２０８、２１２によって離間されている。アセンブリ基板１４０は、ＴＦＰＳ変調器１０８の導波路１１０ａ〜１１０ｈと、入力ＰＬＣ１０２及び出力ＰＬＣ１１２の導波路１４２、１４４との間の垂直アライメントを揃えることができる。
【００２２】
入力ＰＬＣ１０２の基板２０６、出力ＰＬＣ１１２の基板２１６、ＴＦＰＳ１０８の基板２１１は、異なる機能又は１つの機能の異なる領域として製造することができる。ＰＬＣ基板２０６、２１６及びＴＦＰＳ基板２１１は、僅かに異なる厚さを有する可能性がある。あるいは又はさらに、ＴＦＰＳ１０８は、導電体及び誘電体の層を有する集積回路を含む可能性があり、あるいは、ＰＬＣ１０２、１１２の一方又は両方は、そこに形成される特別な（extra）層を有する可能性がある。同様に、光学スタックの厚さ、例えば下部クラッド（clad）の厚さにより、ダイ毎の厚さは異なる可能性がある。ＰＬＣ１０２、１１２及びＴＦＰＳ変調器１０８を引っ繰り返して、それらをアセンブリ基板１４０に下向きに（「上部」は、導波路１４２、１１０ａ〜１１０ｈ、１４４構造を含む側である）取り付けることによって、ＰＬＣ１０２、１１２及びＴＦＰＳ変調器１０８の個々の導波路は、ダイ１０２、１１２、１０８の厚さ又はダイ基板２０６、２１１、２１６と導波路１４２、１１０ａ〜１１０ｈ、１４４構造間の回路の厚さの違いにもかかわらず、垂直方向においてより正確に一直線に並べることができる。
【００２３】
アセンブリ基板１４０は、例えば、厚さ略１ｍｍのガラススライドから形成してもよい。
【００２４】
二偏波直交光変調器１０１は、協働して第１のマッハツェンダ干渉計（ＭＺ）１５２ａを形成する構造を含んでいてもよい。例えば、第１のＭＺ１５２ａは、第１の入力中間導波路１４６ａと、第１の入力中間導波路１４６ａに動作可能に接続され、第１の入力中間導波路１４６ａから受信されたコヒーレント光１０４を、入力ＰＬＣ１０２の２つの第１の入力インタフェース導波路１０６ａ、１０６ｂに分ける第１の入力スプリッタ１３２ａとを含んでいてもよい。第１の対のＥＯポリマー導波路変調チャネル１１０ａ、１１０ｂのそれぞれは、２つの第１の入力インタフェース導波路１０６ａ、１０６ｂからコヒーレント光を受信するように、一直線に並べることができる。出力ＰＬＣ１１２の２つの第１の出力インタフェース導波路１１４ａ、１１４ｂは、第１の対のＥＯポリマー導波路変調チャネル１１０ａ、１１０ｂから変調コヒーレント光を受信するように、一直線に並べることができる。２つの第１の出力インタフェース導波路１１４ａ、１１４ｂに動作可能に接続された第１の出力コンバイナ１４８ａは、受信光を出力ＰＬＣ１１２の第１の出力中間導波路１５０ａに合成することができる。
【００２５】
同様に、第２の入力中間導波路１４６ｃと、第２の入力中間導波路１４６ｃに接続され、第２の入力中間導波路１４６ｃから受信されたコヒーレント光を、入力ＰＬＣ１０２の２つの第２の入力インタフェース導波路１０６ｃ、１０６ｄに分ける第２の入力スプリッタ１３２ｃと、２つの第２の入力インタフェース導波路１１０ｃ、１１０ｄからコヒーレント光を受信するようにそれぞれ一直線に並べられた第２の対のＥＯポリマー導波路変調チャネル１１０ｃ、１１０ｄと、第２の対のＥＯポリマー導波路変調チャネル１１０ｃ、１１０ｄから変調コヒーレント光を受信するように一直線に並べられた出力ＰＬＣ１１２の２つの第２の出力インタフェース導波路１１４ｃ、１１４ｄと、２つの第２の出力インタフェース導波路１１４ｃ、１１４ｄに接続され、受信光を出力ＰＬＣの第２の出力中間導波路１５０ｃに合成する第２の出力コンバイナ１４８ｃとは、協働して、第２のＭＺ１５２ｃを形成することができる。
【００２６】
各ＭＺ１５２ａ、１５２ｃ、１５２ｅ、１５２ｇは、プッシュプル的に動作することができる。例えば、二進数０を出力するために、ＭＺ１５２ａの第１の「アーム」は、屈折率を上げるＥＯ導波路１１０ａを含んでいてもよく、一方、第２のアームは、屈折率を下げるＥＯ導波路１１０ｂを含んでいてもよい。例えば、導波路１１０ａ、１１０ｂを挟んで個々の電圧±ＶΠを印加することにより、ＥＯ導波路１１０ａ、１１０ｂから出力されるコヒーレント光間に位相差Π（１８０°）を生じさせることができ、それは、コンバイナ１４８ａによって合成されたときに、結果的に弱め合う干渉となり、光出力を生成しない。反対に、導波路１１０ａ、１１０ｂを挟んだ個々の電圧±ＶΠの符号を反転させることにより、結果として、位相差０（ゼロ）（＝２Π）を生じさせることができる。コンバイナ１４８ａによって合成されたときに、逆電圧信号は、結果的に変調コヒーレント光の強め合う干渉となり、二進数１に対応した光出力を生成する。あるいは、遷移、電圧及び／又は色素分極の他の組合せを用いて、ＭＺ１５２ａ、１５２ｃ、１５２ｅ、１５２ｇからのデータを変調してもよい。
【００２７】
第１及び第２のマッハツェンダ干渉計１５２ａ、１５２ｃは、協働して、第１の４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は差動４位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）光変調器１５４ａを形成することができる。入力ＰＬＣ１０２又は出力ＰＬＣ１１２上に配置された熱光学直交位相バイアス素子１５６ａを第１又は第２のマッハツェンダ干渉計１５２ａ、１５２ｃの１つに動作可能に接続し、第１及び第２のマッハツェンダ干渉計１５２ａ、１５２ｃのサインコサイン（直交）位相関係を維持して、ＱＰＳＫ光変調器又はＤＱＰＳＫ光変調器１５４ａを同相状態に保つことができる。
【００２８】
熱光学直交位相バイアス素子１５６ａ、１５６ｅは、入力ＰＬＣ１０２又は出力ＰＬＣ１１２の中間導波路に動作可能に接続されたヒータ電極から形成することができる。中間導波路を熱して、その屈折率を変化させ、屈折率の変化を用いて、１つのマッハツェンダ干渉計１５２ａからの光を遅延して、その光を他のマッハツェンダ干渉計１５２ｃからの光と同相（コヒーレント）状態に保つことができる。
【００２９】
また、二偏波直交光変調器１０１は、入力ＰＬＣ１０２、ＴＦＰＳ変調器１０８及び出力ＰＬＣ１１２に形成され、第２のＱＰＳＫ光変調器又はＤＱＰＳＫ光変調器１５４ｅとして機能する第３及び第４のマッハツェンダ干渉計１５２ｅ、１５２ｇを含んでいてもよい。第１のＱＰＳＫ光変調器又はＤＱＰＳＫ光変調器１５４ａの出力導波路１５６ａに動作可能に接続された偏光回転子１３４は、第１のＱＰＳＫ又はＤＱＰＳＫ変調コヒーレント光の偏光をＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転することができる。コンバイナ１３６は、第１のＱＰＳＫ光変調器又はＤＱＰＳＫ光変調器１５４ａからのＴＥ平面偏光と、第２のＱＰＳＫ光変調器又はＤＱＰＳＫ光変調器１５４ｅからのＴＭ平面偏光とを合成して、２つの分離可能なＱＰＳＫ又はＤＱＰＳＫ変調光信号を含む単一の光信号を、出力導波路１１６に形成することができる。
【００３０】
二偏波直交光変調器１０１は、第１又は第２のＱＰＳＫ光変調器又はＤＱＰＳＫ光変調器１５４ａ、１５４ｅからの光の位相をシフトして、他のＱＰＳＫ光変調器又はＤＱＰＳＫ光変調器の位相に一致させる（ＴＯ）偏光位相バイアス素子１５８を含んでいてもよい。
【００３１】
二偏波直交光変調器１０１は、各ＥＯ変調導波路１１０ａ〜１１０ｈに動作可能に接続された高速電極（例えば図３に示す３１０）をそれぞれ含んでいてもよい。コヒーレント光１０４は、基本的には、単一の波長から構成されていてもよい。例えば、コヒーレント光１０４は、波長が約１５１０〜１６２０ｎｍにおけるＣ又はＬバンドの光を含んでいてもよい。一実施の形態に基づく光の波長は、約１５５０ｎｍである。例えば、コヒーレント光１０４は、Ｃ又はＬデータ伝送波長分割多重チャネル（ＷＤＭ）バンドから選択される複数のＷＤＭチャネルの１つを含んでいてもよい。オプションとして、二偏波直交光変調器１０１は複数の波長を受信してもよく、そして、入力ＰＬＣ１０２はフィルタ（図示せず）を含むことができ、フィルタは、複数の波長を分離して、選択した波長を、各直交変調器、すなわち二偏波対の直交変調器１５４ａ、１５４ｅに分配する。
【００３２】
他の実施の形態の二偏波直交光変調器１０１、１０１'を図２Ａ、図２Ｂに示す。二偏波直交光変調器１０１は、ＴＦＰＳ変調器１０８と出力ＰＬＣ１１２間のＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの一部に対応する領域に取り付けられた偏光回転子１３４'（図２Ｂに示す）を含んでいてもよい。偏光回転子１３４'は、ＥＯポリマー導波路１１０ａ〜１１０ｄの一部から受信されるＴＭ平面偏光をＴＥ平面偏光に回転した後、ＴＥ平面偏光を出力ＰＬＣ１１２に入射することができる。ＴＦＰＳ変調器１０８と出力ＰＬＣ１１２間に偏光回転子１３４'を取り付けることにより、出力ＰＬＣ１１２の一部間に専用インタフェース（例えばグルーブ又はスプリット）を挿入するのではなく、部品間の既存のインタフェースを利用するので、組立を簡単にすることができ、部品点数を削減し、及び／又は損失を低減することができる。
【００３３】
実施の形態の二偏波直交光変調器１０１、１０１'のいずれかにおいて、入力ＰＬＣ１０２の導波路１４２と、ＴＦＰＳ変調器１０８のＥＯ変調導波路１１０ａ〜１１０ｈと、出力ＰＬＣ１１２の導波路１４４とのそれぞれ（図１において、アセンブリ基板１４０を透して表面を見ることができる）は、個々の基板２０６、２１１、２１６の表面２０４、２１０、２１４に隣接した個々の導波路層２０２、２０８、２１２内に形成することができる。導波路１４２、１１０ａ〜１１０ｈ、１４４は、表面２０４、２１０、２１４をアセンブリ基板１４０に隣接して取り付けることによって、Ｚ軸（図２Ａ、２Ｂに示すように垂直方向）における相互アライメントを維持することができる。取付基板２１８は、入力ＰＬＣ１０２、ＴＦＰＳ変調器１０８、出力ＰＬＣ１１２及びアセンブリ基板１４０を支えることができる。取付基板２１８は、パッケージ（図示せず）とヒートシンク（図示せず）の少なくとも１つに、あるいは１つ以上の更なる導波路素子（図示せず）に接続された二偏波直交光変調器１０１を支えることができる。サーマルガスケット又はサーマルジェル２２０は、少なくともＴＦＰＳ光変調器１０８を熱的に取付基板２１８に接続することができる。オプションとして、サーマルガスケット又はサーマルジェル２２０は、入力ＰＬＣ１０２及び／又は出力ＰＬＣ１１２を熱的に取付基板２１８に接続することができる。
【００３４】
上述した実施の形態に代わるものとして、二偏波直交光変調器から出力されるＴＥ光とＴＭ光は、同じ偏光の直交変調光が相互作用するという方法で、肯定的に又は否定的に干渉しないので、二偏波直交変調器１０１によって受信されるコヒーレント光は、１つがＴＭ光として出力するＴＭ光を供給し、もう１つがＴＥ光として出力するＴＭ光を供給する２つの異なるコヒーレント光源に動作可能に接続されてもよく、あるいは２つの異なるコヒーレント光源を含んでいてもよい。
【００３５】
オプションとして、入力ＰＬＣ１０２は、１つの同じ基板１０６の複数の入力導波路１４２に一体化された１つ以上の光源素子（図示せず）を含んでいてもよい。例えば、１つ以上の光源素子は、連続発振レーザを含んでいてもよい。オプションとして、入力ＰＬＣ１０２は、他の素子、例えばマルチモード干渉（ＭＭＩ）カプラ、方向性カプラ、多重部及び／又は多重分離部を含んでいてもよい。
【００３６】
オプションとして、出力ＰＬＣ１１２は、１つの同じ基板２１６の複数の出力導波路１４４に一体化された１つ以上の光検出素子（図示せず）を含んでいてもよい。オプションとして、出力ＰＬＣ１１２は、マルチモード干渉（ＭＭＩ）カプラ、方向性カプラ、多重部及び／又は多重分離部を含んでいてもよい。
【００３７】
他の実施の形態に基づく光変調器１０１は、偏光チャネルを含み、直交チャネルを省略してもよい。例えば、第１の（ＴＥ）偏光チャネルは、第１の単一のＭＺ干渉計１５２ａを用いて形成することができ、第２の（ＴＭ）偏光チャネルは、第２の単一のＭＺ干渉計１５２ｅを用いて形成することができる。第２及び第４のＭＺ干渉計１５２ｃ、１５２ｇは省略することができる。直交ＭＺ干渉計１５２ｃ、１５２ｇを省略することによって、また、直交変調器１５４ａ、１５４ｅも省略することができる。光変調器１０１は、例えば、位相偏移変調（ＰＳＫ）又は差分位相偏移変調（ＤＰＳＫ）変調器として機能することができる。
【００３８】
図３は、実施の形態に基づく、入力ＰＬＣ１０２の入力インタフェース導波路１０６及び／又は出力ＰＬＣ１１２の出力インタフェース導波路１１４に対するＥＯ変調器導波路１１０のアライメントを示す部分的な横断面図である。半導体又は絶縁基板２１１は、基板２１１上にパターン化され、接地電極３０２として機能する少なくとも１つの導体層を支持することができる。オプションとして、平坦化層（図示せず）を、接地電極３０２と少なくとも部分的に同一平面に及び接地電極３０２上に配置してもよい。光学ポリマースタック３０３（また、「薄膜ポリマー」とも、ＴＦＰＳとも称する）を基板２１１及び接地電極３０２上に配置してもよい。他の実施の形態に基づいて、平坦化層（図示せず）を省略して、平坦化機能を、光学ポリマースタック３０３の一部によって実現（provided）してもよい。
【００３９】
上部導体層を光学ポリマースタック３０３上に配置し、パターン化して、高速電極３１０を形成することができ、高速電極３１０は、接地電極３０２と協働して、ＥＯ導波路１１０にパルス電界を印加する。
【００４０】
上部導体層は、例えば金属層、超伝導体層又は導電性高分子材料を含むように形成することができる。上部導電体は、その厚さが厚くなるように形成してもよい。高速電極は、直交ドライバ（図示せず）に動作可能に接続され、直交ドライバから電気信号を受信することができる。実施の形態に基づいて、接地電極３０２は、高速電極３１０と平行に配置してもよい。ＥＯ導波路１１０を含む光学ポリマースタック３０３の能動領域３１２は、高速電極３１０と接地電極３０２から変調信号を受信するように配置することができる。能動領域３１２は、少なくとも１つの二次非線形光学色素を含む分極化された領域として形成されたＥＯ組成物を含む。色素と電気光学組成物は、以下、より詳細に説明する。
【００４１】
光学ポリマースタック３０３は、能動領域３１２を支持している。光学ポリマースタック３０３は、電気光学層３０６の下に配置された少なくとも１つの下部クラッド層３０４と、電気光学層３０６の上に配置された少なくとも１つの上部クラッド層３０８とを含んでいてもよい。下部クラッド層３０４及び上部クラッド層３０８は、オプションとして、オプションの平坦化層と協働して、入射光１０４を電気光学層３０６の平面内の経路に沿って案内する。光導波路構造１１０は、光学ポリマースタック３０３内に形成され、光１０４を、電気光学層３０６を通る１つ以上の光伝搬経路に沿って案内する。図３の実施の形態においては、導波路構造１１０は、少なくとも１つの下部クラッド層３０４にエッチングされた経路を含むトレンチ導波路として形成される。オプションとして、他の導波路構造を用いてもよい。例えば擬似トレンチ、リブ、擬似リブ、側部クラッド等を単独又は組み合わせて用いて、光導波路機能を実現してもよい。
【００４２】
実施の形態に基づくＴＦＰＳ１０８は、速度整合層（図示せず）を含んでいてもよい。電気光学ポリマー層３０６は、それを通過する光の伝搬速度を変えることができ、光伝搬速度は、例えば、接地電極３０２と高速電極３１０が協働して印加する電界によって決まる。高速電極３１０は、上部クラッド層３０８上であって、速度整合層（図示せず）の下に配置することができ、高速電極３１０は、それを通過する電気パルスの電気伝搬速度を有する。速度整合層は、高速電極３１０を介する電気伝搬速度を、電気光学ポリマー層３０６を通る光伝搬速度に近づけることができる。上部クラッド層３０８は、電気光学ポリマー層３０６上であって、速度整合層（図示せず）の下に配置することができ、コヒーレント光を案内して、ＥＯポリマー層３０６を実質的に通過させる。典型的な導波路アプリケーションの場合、上部クラッド層３０８は、電気光学ポリマー層３０６を名目上通過する光エネルギの一部を搬送することができる。他の実施の形態に基づいて、速度整合層（図示せず）は、高速電極３１０の下であって上部クラッド層３０８上に形成してもよい。
【００４３】
他の実施の形態に基づいて、アセンブリ基板１４０は、独立した速度整合層の速度整合機能を実現する誘電率を有するように選択することができる。
【００４４】
速度整合を達成するために、速度整合層（図示せず）の誘電率は、高速電極３１０を介する電気伝搬速度を、電気光学ポリマー層３０６を通る、特に電気光学導波路１１０のコアを通る光伝搬速度に近づけるように選択することができる。実施の形態に基づいて、速度整合層は、モノマー、オリゴマ、又はモノマーを含有したモノマーとオリゴマの混合物から製作されたポリマーを含む。
【００４５】
【化１】
2015501945.tif 000003
【００４６】
速度整合層の重合は、放射線誘起としてもよい。例えば、速度整合層は、光重合開始剤、開始剤を有する光増感剤、あるいは光重合開始剤及び開始剤を有する光増感剤の混合物を含んでいてもよい。
【００４７】
実施の形態に基づいて、層３０４、３０６、３０８は、スピンコート、その後の乾燥、重合及び／又は架橋によって形成することができる。実施の形態に基づいて、下部クラッド３０４は、２．４〜２．８μｍの厚さを有するように形成してもよい。トレンチ導波路１１０は、下部クラッド３０４に１．０〜１．２μｍの深さで、トレンチ導波路１１０の下に下部クラッド３０４が１．４〜１．６μｍの厚さで残るようにエッチングしてもよい。トレンチ導波路１１０は、３．８〜４．０μｍの幅でエッチングしてもよい。電気光学ポリマー３０６は、下部クラッド３０４の表面に２．１５〜２．２μｍの厚さを有する、したがって、トレンチ導波路１１０が３．１５〜３．４μｍの厚さを有するように、形成してもよい。上部クラッド３０８は、１．４〜１．６μｍの厚さを有するように、形成してもよい。オプションの速度整合層（図示せず）は、６〜８μｍの厚さを有するように、あるいはアセンブリ基板１４０と一体的に形成してもよい。上部電極３１０の幅は、約１２μｍであってもよい。
【００４８】
通常は、１つ以上の下部クラッド層３０４、ＥＯポリマー層３０６及び１つ以上の上部クラッド層３０８の屈折率は、少なくとも１つの波長の光をコアに沿って案内するように選択する。例えば、上部クラッド層３０８及び下部クラッド層３０４は、約１．３５〜１．６０の屈折率を有するように選択し、ＥＯポリマー層３０６は、約１．５７〜１．９の公称屈折率を有するように選択することができる。一具体例に基づいて、上部クラッド層３０８及び下部クラッド層３０４は、約１．５０の屈折率を有し、ＥＯポリマー層３０６は、約１．７４の屈折率を有する。実施の形態に基づいて、１つ以上の下部クラッド層、側部クラッド及び／又は１つ以上の上部クラッド層は、材料、例えばポリマー（例えば架橋性アクリレート又はエポキシ、あるいは電気光学ポリマー層よりも低い屈折率を有する電気光学ポリマー）、無機有機ハイブリッド材料（例えば「ゾル−ゲル」）及び無機材料（例えばＳｉＯｘ）を含んでいてもよい。
【００４９】
上部クラッド３０８（又はオプションの速度整合層（図示せず））は、例えば光学接着剤３１４を用いて、アセンブリ基板１４０に接着することができる。オプションとして、高速電極３１０は、アセンブリ電極上に形成することができる。例えば、二酸化チタン及び／又は真空蒸着金、アルミニウム又は銀の（例えばハードマスクによって）パターン化された領域は、溶液反応において電気メッキされるシード層として機能することができる。
【００５０】
上述したように、アセンブリ基板１４０は、ＥＯ導波路１１０と、ＥＯ導波路１１０の導波路構造に少なくとも略揃った破線で示す入力ＰＬＣの入力インタフェース導波路１０６との間の垂直アライメントを揃えることができる。同様に、アセンブリ基板１４０は、ＥＯ導波路１１０と、また破線で示す出力ＰＬＣの出力インタフェース導波路１１４との間の垂直アライメントを揃えることができる。ＥＯ導波路構造１１０間の図に示す大きさの差異と、入力インタフェース導波路１０６、ＥＯ導波路１１０及び出力インタフェース導波路１１４の図に示す位置の違いは、複数の実施の形態を代表するものであってもよい。例えば、一実施の形態に基づいて、導波路１１０、１０６、１１４の図に示す大きさの差異は、位置及び／又は大きさのおよその許容誤差として解釈することができる。他の実施の形態に基づいて、導波路１１０、１０６、１１４の図に示す大きさの差異は、それぞれ入力インタフェース導波路１０６から出射される光をＥＯ導波路１１０で捕捉し、ＥＯ導波路１１０から出射される光を出力インタフェース導波路１１４で捕捉するように、テーパ状を示していてもよい。他の実施の形態に基づいて、導波路１１０、１０６、１１４の図に示す大きさの差異は、入力ＰＬＣ１０２、ＴＦＰＳ変調器１０８、出力ＰＬＣ１１２間の屈折率の調整を示していてもよい。他の実施の形態に基づいて、導波路１１０、１０６、１１４の実際の大きさには殆ど差はなくてもよく、図面は、１つの素子として重なることがない、３つの面を見せる構造を描画している。
【００５１】
二次非線形光学色素は、一般的に、構造Ｄ−π−Ａを有する分子として形成され、ここで、Ｄは、電子供与体構造であり、Ａは、電子供与体構造Ｄよりも相対的に高い電子親和力を有する電子受容体構造であり、πは、供与体Ｄと受容体Ａ間の電子の流れを可能にするπ軌道共役架橋である。また、このような分子は、過分極可能有機色素と称することができる。分子は、一般的に、供与体Ｄと受容体Ａ間の電子親和力の違いにより、線形及び名目上の極性を有する。このような分子は、製造中に分極電界を印加することにより、受容体Ａの部分が正電位の方に引き寄せられ、供与体Ｄの部分が負電位の方に引き寄せられることによって、一列に分極化することができる。そして、分子は、色素が組み込まれた高分子マトリックスを架橋又は凍結することによって、所望の配列に閉じ込めることができる。例えば、分極は、ホストポリマー及び色素を含む組成物のガラス転移温度Ｔｇの近くで起こすことができる。あるいは、色素は、共有結合されてもよく、さもなければ、それらの分極位置に実質的に固定されてもよい。
【００５２】
出願人によって合成された実施例の色素構造Ｂ７１、Ｂ７４（嵩高い置換基を含む）を以下に示す。色素Ｂ７１、Ｂ７４は、ホストポリマーとの高い親和性を示し、高いガラス転移温度及び高い（テレコ−ディア規格）安定性をもたらす。
【００５３】
【化２】
2015501945.tif 000004
【００５４】
上述した色素Ｂ７１、Ｂ７４を合成する方法は、２０１０年１２月３日に出願された米国特許出願１２／９５９８９８号、発明の名称「安定化電気光学物質及びそれから製造された電気光学素子」、２０１０年１２月８日に出願された米国特許出願１２／９６３４７９号、発明の名称「光データ通信に関する集積回路」に開示されており、本願の開示と矛盾しない範囲で、引用することにより、合成する方法を示す以上の目的で、全体が援用される。
【００５５】
実施の形態に基づいて、ＥＯ層３０６は、ホストポリマーから構成することができ、そこにおいて、１つ以上の色素は、ゲスト分子として、非共有結合によって保持されている。
【００５６】
【化３】
2015501945.tif 000005
【００５７】
ホストポリマーとして用いることができるポリマーは、例えばポリカーボネート、ポリ（アリーレンエーテル）、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエステル、ポリアクリラート及びそれらの共重合体を含んでいてもよい。高温安定性及び／又は経時安定性をもたらす色素及び対応する電気光学組成物は、加工の制限、歩留まり、使用温度の制限、信頼性及び耐用年数に対して有利でありえる。明らかなように、上述の実施例のホストポリマーは、アリール基を含む。また、実施例の色素Ｂ７１、Ｂ７４も、アリール基を含む。例えば、非電気的共役アリール基、例えばトリアリール基は、色素の電子供与体（Ｄ）部、π共役架橋（π）部及び／又は電子受容体（Ａ）部に結合させることができる。あるいは、このような非共役アリール基は、嵩高い基と称することができる。熱的安定性及び経時安定性を改善する方法は、色素のアリール基（嵩高い基）と、ホストポリマーのアリール基との間の相互作用を確立することを含んでいてもよく、耐用年数期間中及び分極処理後における脱分極（ＥＯ活性の損失を伴う）の防止に役立つ。
【００５８】
物理的相互作用は、例えばπ−π相互作用と、Ｔｇ以下で色素の運動を大幅に妨げるサイズ相互作用（例えば、ポリマー複合体内には、Ｔｇで嵩高い基が移動するための十分な自由空間がなく、それゆえに、色素は、一般的に、色素緩和が必要とされる）と、ポリマーの立体配位的に定義される空間に嵩高い基が優先して嵌め込まれる事前組織化結合相互作用と、それらのあらゆる組合せとを含んでいてもよい。幾つかの実施の形態において、物理的相互作用は、ポリマー鎖の嵩高い基及びアリール基の部分間のファンデルワールス力（例えばケーソム力、デバイ力又はロンドン力）によって制御又は補完される。このような非共有相互作用は、Ｔｇ以下での経時安定性を高め、光損失を低減することができ、一方、色素装填密度を改善し、分極誘導配向の度合いにおける架橋の悪影響を回避することができる。
【００５９】
π−π相互作用は、技術的に知られており、例えば、π−系と他のπ−系（例えば芳香族、ヘテロ芳香族、アルケン、アルキン又はカルボニル官能基）、あるいは部分電荷原子又は原子団（例えば有極結合の−Ｈ、−Ｆ）、あるいは完全電荷原子又は原子団（例えば−ＮＲ（Ｈ）３＋、−ＢＲ（Ｈ）３−）間の相互作用を含んでいてもよい。π相互作用は、ポリマーホストに対する色素ゲストの親和性を高め、色素運動に対するエネルギ障壁を上げることができ、それは、一般的に、色素緩和及び脱分極のために必要とされる。幾つかの実施の形態において、π相互作用を用いて、ポリマーのＴｇを（例えばポリマー鎖間の相互作用を高めることによって）又はポリマー複合体のＴｇを（例えばポリマーホストと色素ゲスト間の相互作用を高めることによって）上げることができる。幾つかの実施の形態において、嵩高い基のπ相互作用は、ポリマー複合体のＴｇを、嵩高い基のπ相互作用部分をπ相互作用がない又は弱い部分で置換したときと比較して、高くする。幾つかの実施の形態において、色素のπ相互作用基は、ポリマー鎖のπ相互作用基と優先して相互作用するように選択する。このような優先相互作用は、例えば、ポリマー鎖の相補的にπ相互作用する受容体／供与体を有する嵩高い基のπ相互作用する供与体／受容体と、あるいは色素及びポリマー鎖のπ相互作用する基間の空間フェイスツーフェイス及び／又はエッジツーフェイス相互作用と、それらのあらゆる組合せとを含むことができる。幾つかの実施の形態において、複数の相互作用、例えばポリマー鎖の複数又は１つの部分を有する色素の嵩高い基の１つ又は複数の部分間のフェイスツーフェイス及びフェイスツーエッジ相互作用は、相互作用強度及び経時安定性を高めることができる。色素の１つ以上の嵩高いアリール基とポリマーのアリール基間のπ相互作用は、アリール基の補完的な幾何学的配置によって強化することができ、その配置は、π相互作用を強化する（例えば、色素の嵩高い基における置換基中心の回りに四面体的に配置されたアリール基は、ポリマー骨格鎖における炭素の回りに四面体的に配置されたアリール基と有利にπ相互作用する（例えば重なる）ことができる）。
【００６０】
分極処理は、１６４°Ｃ〜２２０°Ｃの温度で、１μｍ当たり９０Ｖ（Ｖ／μｍ）〜２００Ｖ／μｍの正及び／又は負バイアス電圧によって実施して、色素を配向した。分極温度及び電圧の選択は、ＥＯ層３０６の材料によって異なる。
【００６１】
基板２１１に対する光学ポリマースタック３０３の良好な集積化に貢献する他の特性は、基板表面の金属部、酸化物部及び半導体部に対する優れた接着性と、基板２１１及び基板の一部の熱膨張に対応して圧縮及び伸長する十分な弾力性と、低い光損失と、高い電気光学活性とを含む。このような要件は、ここに説明する材料系によって満たすことができる。
【００６２】
分極の後、電気変調場を、色素の大きさに亘って印加することができる。例えば、相対的に負の電位を分極化された色素の負の端部に印加し、相対的に正の電位を正の端部に印加すると、色素は、少なくとも部分的に無極性になる。相対的に正の電位を負の端部に印加し、相対的に負の電位を正の端部に印加すると、色素は、印加変調場に応じて、一時的に過分極化する。一般的に、有機色素は、電気変調場を形成する電気パルスに非常に速く応答し、また、パルスが除去されたときに、素早くそれらの前の有極性に戻る。
【００６３】
分極二次非線形光学色素の領域は、一般的に、光に対して可変の屈折率を有する。屈折率は、分子の偏光度の関数である。したがって、能動領域を通過する光は、第１の変調状態における１つの速度及び第２の変調状態における他の速度で伝搬する。この特性は、電界状態の変化に対する速い応答時間及び比較的高い感度とともに、二次非線形光学色素の優れた塩基を作り、そこから、図１、２Ａ、２Ｂに関連して説明したように、直交光変調器１５４ａ、１５４ｅに組み込むことができる高速ＥＯ導波路１１０を構成する。
【００６４】
実施の形態に基づいて、駆動回路（図示せず）は、電極３０２、３１０を一連の変調電気パルスによって駆動する。したがって、結果として生じる変調電界は、ＥＯ導波路１１０に亘って印加され、結果として、そこに組み込まれた分極色素は、変調高分極になる。電極３０２、３１０と、能動領域と、光導波路構造１１０との複合体は、光学素子と称することができる。したがって、変調高分極は、光学ポリマースタック３０３の偏光ＥＯ導波路を通過する光の速度を変調することができる。透過光の速度を繰り返して変調することにより、能動領域から出射される位相変調光信号を生成する。上述したように、このような能動領域１１０は、光スプリッタ、コンバイナ及び他の能動領域と組み合わせて、光振幅変調器を、例えば図１に示すマッハツェンダ光変調器１５２ａ、１５２ｃ、１５２ｅ、１５２ｆの形で形成することができる。
【００６５】
図４は、実施の形態に基づく、図１〜３の二偏波直交変調器１０１を動作させる方法４０１を示すフローチャートである。方法４０１は、ステップ４０２から開始することができ、そこにおいて、コヒーレントＴＭ平面偏光を受信する。オプションとして、方法４０１は、受信コヒーレント光をＴＭ平面偏光に偏光することを含んでいてもよい。そして、ステップ４０２は、偏光子のノード「下流」で実行してもよい。
【００６６】
オプションとして、ステップ４０２におけるコヒーレント光の受信は、第１の直交変調器（図１の１５４ａ）に対応する第１のチャネルのコヒーレント光を受信し、第２の直交変調器（図１の１５４ｅ）に対応する第２のチャネルのコヒーレント光を受信することを含んでいてもよい。第１のチャネルのコヒーレント光と第２のチャネルのコヒーレント光は、互いにインコヒーレントであってもよい。
【００６７】
ステップ４０４に進み、コヒーレント光を入力ＰＬＣによって８つの入力インタフェース導波路に分ける。
【００６８】
ステップ４０６に進み、８つの入力インタフェース導波路からコヒーレント光を受信し、８つの個々のチャネルのコヒーレント光として、８つの個々のＴＦＰＳのＥＯ変調器導波路を通して送信する。例えば、８つの入力インタフェース導波路からコヒーレント光を受信し、８つの個々のチャネルのコヒーレント光を、８つの個々の（ＴＦＰＳ）電気光学（ＥＯ）変調器導波路を通して送信することは、薄膜ポリマーの端面（図１、２Ａ、２Ｂの１２０）を介して光を受信することを含んでいてもよい。端面（図１、２Ａ、２Ｂの１２０）は、ＴＦＰＳダイの基板（図２Ａ、２Ｂの２１１）及びポリマー薄膜をダイスカットすることによって、あるいは基板に傷を付け、傷を基板全体及び光学ポリマースタック（図３の３０３）全体に広げることによって、形成することができる。
【００６９】
ステップ４０６と略同時に起こる場合があるステップ４０８において、少なくとも１つの第１の変調電気サインデータ信号を少なくとも１つの第１の高速サイン電極で受信する。第１の高速サイン電極は、第１の対のＥＯ変調器導波路に動作可能に接続されていてもよい。一実施の形態に基づいて、少なくとも１つの第１の変調電気サインデータ信号を受信することは、２つの第１の変調電気サインデータ信号を個々の高速サイン電極で受信することを含んでいてもよく、各データ信号は、他と逆であり、各高速サイン電極は、プッシュプル対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ａ、１１０ｂ参照）のそれぞれの１つに動作可能に接続されている。
【００７０】
ステップ４０８と略同時に起こる場合があるステップ４１０において、少なくとも１つの第２の変調電気サインデータ信号を少なくとも１つの第２の高速サイン電極で受信する。第２の高速サイン電極は、第３の対のＥＯ変調器導波路に動作可能に接続されていてもよい。一実施の形態に基づいて、少なくとも１つの第２の変調電気サインデータ信号を受信することは、２つの第１の変調電気サインデータ信号を個々の高速サイン電極で受信することを含んでいてもよく、各データ信号は、他と逆であり、各高速サイン電極は、プッシュプル対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ｅ、１１０ｆ参照）のそれぞれの１つに動作可能に接続されている。ステップ４０８、４１０で説明した信号は、同期して（しかし、例えば異なるデータによって）変調することができるが、それらは、個々の直交変調器（図１の１５４ａ、１５４ｅ参照）を駆動するので、本質的には同期変調を必要とせずに動作し（それらの個々の位置のために、二偏波光信号のＴＥ成分とＴＭ成分とを駆動し）、あるいは、ステップ４１０で受信される１つ以上のサイン信号は、（多くの場合、システムデータ伝送必要条件に従い、同時に起こるにも拘わらす）非同期であってもよい。
【００７１】
ステップ４１２は、一般的に、ステップ４０８と同時に、同期して実行することができる。ステップ４１２において、少なくとも１つの第１の変調電気コサインデータ信号を少なくとも１つの第１の高速コサイン電極で受信する。例えば、第１の高速コサイン電極は、第２の対のＥＯ変調器導波路に動作可能に接続されていてもよい。一実施の形態に基づいて、少なくとも１つの第１の変調電気コサインデータ信号４１２を受信することは、２つの第１の変調電気コサインデータ信号を個々の高速コサイン電極で受信することを含んでいてもよく、各データ信号は、他と逆であり、各高速コサイン電極は、プッシュプル対のＥＯ変調器導波路（例えば図１の１１０ｃ、１１０ｄ参照）のそれぞれの１つに動作可能に接続されている。
【００７２】
実施の形態に基づいて、少なくとも１つの第１のサイン変調電気信号４０８及び少なくとも１つの第１のコサイン変調電気信号４１２を受信することは、直交振幅変調（ＱＡＭ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は差動４位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）電気信号を受信することを含んでいてもよい。
【００７３】
幾つかの実施の形態において、ステップ４０８とステップ４１２の同時発生は、理想的であるとして処理されてもよい。例えば、実際のハードウェアは、ジッタ、スキュー又は周期オフセットさえも実行することができ、さらに、第１のサイン信号及び第１のコサイン信号を同期して受信する説明に従って、動作すると考えられる。通常は、受信機の複雑さを最小にし、範囲を最大にし、及び／又は誤り訂正の必要性を削減するためには、できるだけ同期させる（できるだけ直交に近くする）ことが好ましい場合がある。
【００７４】
ステップ４１６は、ステップ４０８、４１０、４１２、４１４に応じて実行する。ステップ４１６において、対応する接地電極と協働する個々の高速電極とによって、個々の電界を、ＴＦＰＳの各ＥＯ導波路に印加する。印加電界により、電子分布に分極色素に沿った個々のシフトを起こし、上述したように、色素の極性に対する各電界の方向に従って、一瞬色素を過分極又は脱分極する。電子分布の変化は、結果として、屈折率の対応する変化となり、それは、ＥＯ導波路を通過するＴＭ偏光コヒーレント光の伝搬速度の変化として表れる。光伝搬速度の変化は、結果として、ＥＯ導波路の出力端部から出射される光の個々の位相シフトとなる。
【００７５】
電界を所定のＥＯ導波路に印加するかどうかに応じて、ＥＯ導波路から光を、ＥＯ導波路（コア）に入射した光の位相と比較して、０（ゼロ）、＋π／２、−π／２の相対的位相シフトで出射することができる。これは、例えば、導波路対間（例えばＥＯ導波路１１０ａとＥＯ導波路１１０ｂ間）の名目上のπ位相オフセット又は導波路対間の名目上の０（ゼロ）位相オフセット上に重畳することができる。名目上のπ位相オフセットは、導波路を通過する光の１つ以上の伝搬距離の差及び／又はＴＯ位相オフセットによって生じさせることができる。伝搬距離の差は、入力インタフェース導波路１０６、出力インタフェース導波路１１４、ＥＯ導波路１１０に距離を加えることによって、あるいは能動的又は受動的な移相器を加えることによって、与えることができる。
【００７６】
説明のために、導波路対１１０ａ、１１０ｂ間の位相オフセットは、名目上０（ゼロ）とする。対の導波路に０（ゼロ）位相シフトを適用すると（例えば高速電極にゼロ電圧を印加することによって）、それらを通過する光の位相オフセットは０（ゼロ）に維持され、光が再結合されたとき、それは、結果として強め合う干渉となる。強め合う干渉により、結果的に、ＭＺ干渉計１５２ａから出射される光は、実質的に殆ど減衰されていない。反対に、１つのＥＯ導波路１１０ａに＋π／２の位相シフト、その対のＥＯ導波路１１０ｂに−π／２の位相シフトを適用すると（個々の高速電極に対応する電圧を印加することによって）、結果的に、導波路１１０ａ、１１０ｂから出射される光は、位相が正確に又は約πラジアンずれている。導波路１１０ａ、１１０ｂからの光を合成するとき、位相反転は、結果的に弱め合う干渉となり、合成光の減衰は、略１００％の大きさに対応する。ＭＺ干渉計の一部を形成する一対のＥＯ導波路に、相補的に±π／２の位相シフトの同時に適用することは、プッシュ／プル又はプッシュプル動作と称することができる。プッシュプル動作は、結果的に、一対の導波路の１つだけに変調電圧を印加する場合と比較して、低電圧動作とすることができ、及び／又は必要とされるＥＯ導波路の長さを短縮することができる。所定のＥＯ導波路対及び一組の動作条件（例えば、完全な±π／２よりも幾分小さい変調を含む変調度）の場合、ＥＯ導波路を同相から位相はずれ（又は逆）まで駆動するのに必要な電圧は、Ｖπ、ＶΠ又はＶパイと称することができる。
【００７７】
ステップ４１８に進み、ＴＦＰＳのＥＯ変調導波路（図１の１１０ａ〜１１０ｈ）からの光を、出力ＰＬＣ１１２の出力インタフェース導波路（図１の１１４ａ〜１１４ｈ）によって受信する。ステップ４１８において、光学ポリマースタック（図３の３０３）に亘って形成された端面（図ｌ、２Ａ、２Ｂの１２２）から光を出射することができる。例えば、薄膜ポリマーの面は、ＴＦＰＳダイの基板及びポリマー薄膜をダイスカットすることによって、あるいは基板に傷を付け、傷を光学ポリマースタック全体に広げることによって形成された端面を含んでいてもよい。
【００７８】
ステップ４２０に進み、プッシュプル対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ａ〜１１０ｈ）からの光を合成する。ステップ４２０において、第１の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ａ、１１０ｂ）からの光を合成して、第１のＭＺ干渉計変調光データ信号を形成する。第２の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ｃ、１１０ｄ）からの光を合成して、第２のＭＺ干渉計変調光データ信号を形成する。第３の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ｅ、１１０ｆ）からの光を合成して、第３のＭＺ干渉計変調光データ信号を形成する。そして、第４の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ｇ、１１０ｈ）からの光を合成して、第４のＭＺ干渉計変調光データ信号を形成する。第１、第２、第３、第４のＭＺ干渉計変調光データ信号は、それぞれ第１のサイン変調光、第１のコサイン変調光、第２のサイン変調光、第２のコサイン変調光を搬送する。
【００７９】
ステップ４２２に進み、第１の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ａ、１１０ｂ）及び第１のＭＺ干渉計（図１の１５２ａ）からの光と、第２の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ｃ、１１０ｄ）及び第２のＭＺ干渉計（図１の１５２ｃ）からの光とを合成して、第１の直交変調光データ信号を生成する。
【００８０】
ステップ４２４（ステップ４２２と同時に実行することができる）において、第３の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ｅ、１１０ｆ）及び第３のＭＺ干渉計（図ｌの１５２ｅ）からの光と、第４の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ｇ、１１０ｈ）及び第４のＭＺ干渉計（図１の１５２ｇ）からの光とを合成して、第２の直交変調光データ信号を生成する。
【００８１】
ステップ４２６において、第１及び第２の対のＥＯ変調器導波路（図１の１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ）からの変調光の偏光面を回転する。例えば、偏光は、ＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転することができる。実施の形態に基づいて、ステップ４２６は、合成ステップ４２２の後の光に対して実行してもよい。例えば、第１及び第２の対のＥＯ変調器導波路からの変調光の偏光面をＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転することは、直交変調光信号を、出力ＰＬＣ（図１、２Ａの１１２）に配置された又は出力ＰＬＣの一部間に配置された偏光回転子（図１、２Ａの１３４）に通過させることを含んでいてもよい。例えば、偏光回転子は、半波長板から形成することができる。偏光回転子は、出力ＰＬＣ（図１、２Ａの１１２）のグルーブに挿入してもよい。あるいは、出力ＰＬＣ（図１、２Ａの１１２）は、２つの別々のダイから形成することができ、そして、偏光回転子を別々の出力ＰＬＣダイ間に配置してもよい。あるいは、ステップ４２６は１つ以上の異なる順番で実行してもよい。例えば、図２Ｂで示す素子構成に対応する方法４０１では、ステップ４２６は、ステップ４１８の前又はその期間中に実行してもよい。他の実施の形態においては、ステップ４２６は、ステップ４２０の前又はその期間中に、あるいはステップ４２２の前又はその期間中に実行してもよい。例えば、第１及び第２の対のＥＯ変調器導波路からの変調光の偏光面をＴＭ平面偏光からＴＥ平面偏光に回転することは、光が出力ＰＬＣ（図１、２Ａの１１２）によって受信される前に、ＴＦＰＳのＥＯ変調器導波路（図１の１１０ａ〜１１０ｄ）の一部からの位相変調光を偏光回転子（図１、２Ｂの１３４''）に通過させることを含んでいてもよい。
【００８２】
ステップ４２８に進み、第１の直交変調光データ信号からの光と、第２の直交変調光データ信号からの光とを合成して、直交変調ＴＥ平面偏光成分と直交変調ＴＭ平面偏光成分を含む出力光波長変調データ信号を生成する。
【００８３】
方法４０１は、更に、複数のＭＺバイアス信号を受信し、ＥＯ変調導波路（図１の１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｅ、１１０ｇ）の半分の少なくとも一部を加熱して、各ＭＺ干渉計（図１の１５２ａ、１５２ｃ、１５２ｅ、１５２ｇ）導波路対をＶΠに調整してもよい（ステップは図示せず）。上述したように、ＭＺバイアス信号の印加は、ＴＦＰＳダイ１０８上で実行してもよい。例えば、接地電極（図３の３０２）に電流を流して、加熱してもよい。同じ電極を用いてＴＯバイアスをＥＯ変調上に加える方法は、出願人に２０１０年６月１５日に発行された米国特許第７，７３８，７４５号に説明されており、その内容は、この開示と矛盾しない範囲で、引用することにより、本願に援用される。あるいは、１つ以上の別々のヒータ電極を、バイアスＥＯ導波路（図１の１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｅ、１１０ｇ）の下、上、片側又は両側に配置してもよい。あるいは、全てのＥＯ変調導波路（図１の１１０ａ〜１１０ｈ）を別々に加熱して、ＴＯＭＺバイアスを与えてもよい。
【００８４】
あるいは、ＭＺバイアスを、入力ＰＬＣ（図１の１０２）及び／又は出力ＰＬＣ（図１の１１２）に含まれるヒータ電極によって与えてもよい。これは容易に実現することができるが、高い熱エネルギ、したがって、ＴＦＰＳダイにＭＺバイアスを与えるよりも高い消費電力を必要とすることが分かった。
【００８５】
あるいは、ＴＯバイアスの代わりに、ＥＯＤＣバイアス電圧の可能性が考えられる。しかしながら、本質的に速い応答時間及びここに説明した過分極可能色素の低い電圧条件により、それらは微小な電圧リップルでさえ影響を受けるので、従来、それはＥＯバイアスを難しくしていた。
【００８６】
方法４０１は、更に、複数の直交バイアス信号を受信し、入力ＰＬＣ導波路又は出力ＰＬＣ導波路の一部を加熱して、互いに直交したＭＺ干渉計（図１の１５２ａと１５２ｃ、図１の１５２ｅと１５２ｇ）を、コヒーレント光位相整合状態にすることができる。例えば、直交バイアス素子（図１の１５６ａ、１５６ｅ）のヒータ電極に電流を流し、加熱して、対応するＴＯ位相シフトを起こしてもよい。
【００８７】
方法４０１は、更に、偏光バイアス信号を受信し、入力ＰＬＣ導波路又は出力ＰＬＣ導波路を加熱して、ＴＥ平面偏光成分とＴＭ平面偏光成分とを位相的又は時間的に一致させてもよい。例えば、位相バイアス素子（図１の１５８）のヒータ電極に電流を流し、加熱して、対応するＴＯ位相シフトを起こしてもよい。
【００８８】
オプションとして、方法４０１は、サインデータ及びコサインデータを生成して、ＥＯ変調器（図示せず）を変調してもよい。実施の形態に基づいて、サインデータ及びコサインデータを生成することは、直交振幅変調（ＱＡＭ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は差動４位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）電気信号を生成することを含んでいてもよい。
【００８９】
他の実施の形態に基づいて、方法４０１は、直交変調を省略してもよい。例えば、ステップ４１２及びステップ４１４（及び対応する分離ステップ、変調ステップ及び合成ステップ）を省略してもよく、ステップ４０８及びステップ４１０は「データを受信」と書き換えてもよい。したがって、方法４０１は、データを生成、例えば位相偏移変調（ＰＳＫ）又は差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）データを生成してもよい。
【００９０】
図５は、実施の形態に基づく、図１〜３の二偏波直交変調器を製造する方法５０１を示すフローチャートである。
【００９１】
ステップ５０２において、ＴＦＰＳ変調器ダイを製作することができる。あるいは、ＴＦＰＳ変調器ダイを購入してもよい。ステップ５０２において、ＴＦＰＳ基板は、準備又は形成されてもよい。例えば、基板は、半導体、例えばシリコンを含んでいてもよく、絶縁体、例えばガラスを含んでいてもよく、可塑ポリマー、例えばポリイミド（例えばカプトン）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んでいてもよく、あるいは、材料の組合せを含んでいてもよい。基板は、回路及び／又は導体層を含んでいてもよい。導体層は、選択的にエッチングして、接地電極及び／又はＴＯバイアス素子を形成してもよい。基板は、オプションとして平坦化してもよい。オプションとして、基板の準備又は形成は、接地電極を形成することを含んでいてもよい。例えば、基板の表面は、例えば金又はアルミニウムでスパッタリングし、エッチングして、パターン化されたシード層を形成してもよい。パターン化されたシード層は、所望の厚みまで形成してもよい。
【００９２】
次に、光学ポリマースタックの少なくとも一部を、例えば熱可塑性材料、ジェル又はヒートセットポリマーをスピンコートすることによって、基板上に塗布してもよい。下部クラッド層は、例えば、ポリマー、電気光学ポリマー層よりも低い屈折率を有する電気光学ポリマー、有機無機のハイブリッド、無機材料又はそれらの組合せを含んでいてもよい。下部クラッドを、冷却し、ゲル化してもよく、及び／又は下部クラッドを架橋して、凝固してもよい。光導波型構造は、パターン化されたエッチングによって、下部クラッドに形成してもよい。光導波型構造は、光導波路をトレンチ、サイドクラッド、チャネル、リブ、擬似トレンチ又は擬似リブの形で含んでいてもよい。
【００９３】
次に、ＥＯポリマーは、例えばスピンコートによって、下部クラッド上に塗布してもよい。ＥＯポリマーは、ホストポリマーとゲスト色素を含むゲストホストシステムを含んでいてもよい。ＥＯポリマーの具体的組成は、上で説明している。ＥＯポリマーは、下部クラッドに形成されたあらゆる構造内に及びその表面上を流れることができる。通常、ＥＯポリマーは、下部クラッドに塗布されたときに、色素をランダム配向で含んでいる。上部クラッド層及び分極電極は、ＥＯ層上に形成することができる。次に、電極に隣接した電気光学ポリマーの二次非線形光学色素の少なくとも一部を分極化し、硬化して、電気光学ポリマー層内の色素の配列をそれらの分極化された配向に実質的に固定する。例えば、電気光学ポリマー層を挟む分極電圧を約４００〜１１００Ｖに維持している間に、アセンブリの温度を約１４０°Ｃに上げてもよい。幾つかの実施の形態に基づいて、分極電圧は約６００〜１０００Ｖであってもよい。温度を、色素分子の分極化された配向を保持する電圧で２、３秒間維持し、ホストポリマーを架橋して、色素をそれらの分極化された配向で「捕捉」した後、冷却してもよい。あるいは、ＵＶ又は他の放射線硬化ホストポリマーを用いることができ、硬化は、加熱の代わりに又はそれに加えて、架橋放射線を用いてもよい。あるいは、色素自体は、架橋部分を含んでいてもよく、色素は、ホストポリマーに及び／又は互いに共有結合して、配向を維持してもよい。あるいは、ホストポリマーは、完全に架橋してもよく、硬化は、単に、温度を電気光学ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）以下に下げることによって行ってもよい。
【００９４】
通常、分極温度は、電気光学ポリマー層のガラス転移温度（Ｔｇ）の＋１５°Ｃ内にあるが、分極温度は、色素が所定の分極場電圧で配列するように十分に移動できる他の温度であってもよい。さらに、分極温度の維持は、硬化を誘発するのに十分であってもよい。あるいは、温度は、硬化が進行できるように上げても、下げてもよい。分極電極は剥離してもよく、あるいは、オプションとして、高速変調電極を分極電極として用いてもよい。
【００９５】
ポリマー上部クラッド層は、分極電極及び／又は高速電極の上下のＥＯポリマー層上に形成してもよい。例えば、上部クラッド層は、ＥＯポリマー層上にスピンコート、さもなければ塗布された光架橋性エポキシ又は光架橋性アクリレートから形成してもよい。高速電極、上部クラッド、ＥＯポリマー層の厚さと下部クラッドのエッチングされた深さは、例えば図３に示す寸法を満たすように選択することができる。あるいは、又はさらに、高速電極、上部クラッド、ＥＯポリマー層の厚さと下部クラッドのエッチングされた深さは、図３に示すように組み立てたときに、入力インタフェース導波路、ＥＯ導波路及び出力インタフェース導波路が垂直方向において一直線に並ぶように、ＰＬＣ導波路の垂直方向の位置を一致させて選択することができる。
【００９６】
実施の形態に基づくステップ５０２において、ＥＯ変調器導波路の入力面及び出力面を、ポリマー及び基板に亘ってダイスカットすることによって形成するように、ＴＦＰＳウエハーからＴＦＰＳダイをダイスカットしてもよい。他の実施の形態に基づくステップ５０２において、ＴＦＰＳウエハーに傷を付け、傷をポリマースタック全体に広げてもよい。
【００９７】
ステップ５０４において、入力ＰＬＣ及び出力ＰＬＣを製作してもよい。あるいは、入力ＰＬＣ及び出力ＰＬＣの１つ又は両方を購入してもよい。例えば、入力ＰＬＣ及び出力ＰＬＣを形成することは、基板、例えばガラス又はシリコン基板を準備し、オプションとして、基板の表面にＳｉＯ２の層を形成し、フォトリソグラフ的に導波路を形成し、例えば窒化処理又は選択された他の処理によって、選択した光伝搬経路に沿った導波路コアの屈折率を上げることを含んでいてもよい。導波路コアの形成の後、他の層、例えばＳｉＯ２又は他のポリマー、無機、あるいはハイブリッドの上部クラッドを、導波路コア上のＰＬＣの表面に形成してもよい。ＰＬＣ上部クラッドの厚さ及び／又は導波路コアの深さは、ＴＦＰＳダイにおけるＥＯ導波路の表面とコアの距離に一致するように選択することができる。
【００９８】
オプションとして、出力ＰＬＣを形成することは、出力ＰＬＣダイのＥＯ変調導波路の第１の部分を通過した後の光を搬送する１つ以上の導波路に対応した位置に、グルーブを形成することを含んでいてもよい。そして、ステップ５１０において、グルーブに偏光回転子を取り付けることができる。すなわち、出力ＰＬＣダイに対するグルーブの形成及び偏光回転子の取付は、ステップ５１２におけるアセンブリ基板に対する出力ＰＬＣダイの取付の前に実行することができる。オプションとして、出力ＰＬＣダイを２つの出力ＰＬＣダイから形成して、偏光回転子を２つの出力ＰＬＣダイ間に嵌め込んでもよい。
【００９９】
ステップ５０６に進み、アセンブリ基板にＴＦＰＳ変調器ダイを取り付けてもよい。複数のＥＯ変調導波路を含むＴＦＰＳ変調器ダイをアセンブリ基板に、光学ポリマースタック及びＥＯ変調導波路がアセンブリ基板に隣接し、ＴＦＰＳ基板がポリマースタックによってアセンブリ基板から離れるように取り付ける。例えば、ＴＦＰＳ変調器ダイは、接着剤、例えば光学接着剤を用いて、光学ポリマースタックの上部をアセンブリ基板に接着することによって、取り付けることができる。接着剤は、ＵＶ硬化光学接着剤を含んでいてもよい。
【０１００】
オプションとして、アセンブリ基板は、ＥＯ変調器導波路に対応した複数の高速電極を含んでいてもよい。アセンブリ基板上にＴＦＰＳダイを取り付けることは、ＥＯ変調器導波路を高速電極に位置合わせすることを含んでいてもよい。他の実施の形態に基づいて、高速電極は、光学ポリマースタック上に形成してもよい。このような他の実施の形態において、アセンブリ基板上にＴＦＰＳダイを取り付けることは、アセンブリ基板に対して名目上の又は所望の位置に、ＥＯ変調器導波路を位置合わせすることを含んでいてもよい。
【０１０１】
ステップ５０８に進み、入力ＰＬＣダイをアセンブリ基板上に取り付けてもよい。入力ＰＬＣダイは、ＰＬＣ基板上の導波路層に、複数の入力インタフェース導波路を含んでいてもよい。複数の入力インタフェース導波路をＴＦＰＳダイのＥＯ変調導波路の入力端部に位置合わせしながら、入力ＰＬＣダイをアセンブリ基板上に取り付けることができる。実施の形態に基づいて、入力ＰＬＣダイはアセンブリ基板上に、入力ＰＬＣ導波路層がアセンブリ基板に隣接し、ＰＬＣ基板が入力ＰＬＣ導波路層によってアセンブリ基板から離れるように取り付けることができる。例えば、入力ＰＬＣダイは、接着剤、例えば光学接着剤を用いて、導波路層の上部をアセンブリ基板に接着することによって、取り付けることができる。接着剤は、ＵＶ硬化光学接着剤を含んでいてもよい。
【０１０２】
ステップ５１０において、偏光回転子は、出力ＰＬＣダイ上又はアセンブリ基板上に取り付けてもよい。例えば、ステップ５１０において、偏光回転子は、ＰＬＣダイのグルーブに取り付けてもよい。
【０１０３】
オプションとして、ステップ５１２の第１の部分は、ステップ５１０の前に実行してもよく、ステップ５１２の第２の部分は、ステップ５１０の後に実行してもよい。例えば、偏光回転子を取り付けることは、偏光回転子を２つの出力ＰＬＣダイ間であって、ＥＯ変調器導波路の第１の部分を通過した後の光を搬送する１つ以上の導波路に対応した位置に取り付けることを含んでいてもよい。したがって、ステップ５１２は、出力インタフェース導波路を含む第１の出力ＰＬＣダイを、出力インタフェース導波路がＴＦＰＳダイのＥＯ導波路及び直交変調器出力導波路（図１の１５６ａ）と一直線となるように取り付ける第１の取付と、ステップ５１０を実行した後に、入力導波路（図１の１５６ａ）を含む第２の出力ＰＬＣダイを、入力導波路が第１の出力ＰＬＣダイの直交変調器導波路（図１の１５６ａ）と一直線となるように、偏光回転子に隣接して取り付ける第２の取付を含んでいてもよい。
【０１０４】
他のステップ５１０'において、偏光回転子は、ステップ５１２を実行する前に、アセンブリ基板上に取り付ける。例えば、偏光回転子は、ＥＯ変調器導波路の第１の部分の出力端部に隣接して取り付けてもよい。例えば、偏光回転子は、接着剤、例えば光学接着剤を用いて、偏光回転子をアセンブリ基板及び／又はＴＦＰＳダイに接着することによって、取り付けることができる。接着剤は、ＵＶ硬化光学接着剤を含んでいてもよい。オプションとして、ステップ５１０'において、偏光回転子と略同じ厚さを有する非偏光回転ウィンドウを、偏光回転子によって境界が示されないＥＯ変調器導波路の第２の部分の出力端部に隣接して取り付けてもよい。例えば、これを用いて、ＴＦＰＳに対応する開口数を、第１の偏波直交変調器（図１の１５４ａ）と第２の偏波直交変調器（図１の１５４ｅ）間の出力ＰＬＣ定数に維持することができる。
【０１０５】
ステップ５１２に進み、出力ＰＬＣダイをアセンブリ基板上に取り付ける。出力ＰＬＣダイは、複数の出力インタフェース導波路をＰＬＣ基板上の導波路層に含んでいてもよい。出力ＰＬＣ導波路層がアセンブリ基板に隣接し、出力ＰＬＣ基板が出力ＰＬＣ導波路層によってアセンブリ基板から離れるように、出力ＰＬＣをアセンブリ基板上に、複数の出力インタフェース導波路をＴＦＰＳのＥＯ変調導波路の出力端部に位置合わせしながら、取り付けることができる。例えば、出力ＰＬＣダイは、接着剤、例えば光学接着剤を用いて、導波路層の上部をアセンブリ基板に接着することによって、取り付けることができる。接着剤は、ＵＶ硬化光学接着剤を含んでいてもよい。
【０１０６】
オプションとして、ステップ５１２における出力ＰＬＣダイを取り付けることは、出力ＰＬＣダイを偏光回転子に隣接し、例えば図２Ｂに示すそれに対応した位置に取り付けることを含んでいてもよい。
【０１０７】
ステップ５１４に進み、組み立てられたアセンブリ基板、入力ＰＬＣダイ、ＴＦＰＳダイ及び出力ＰＬＣダイは取付基板上に、入力ＰＬＣダイ、ＴＦＰＳダイ及び出力ＰＬＣダイが取付基板に隣接し、アセンブリ基板が個々の入力ＰＬＣ基板、ＴＦＰＳ基板、出力ＰＬＣ基板及び導波路層によって取付基板から離れるように、取り付けることができる。オプションとして、組み立てられたアセンブリ基板、入力ＰＬＣダイ、ＴＦＰＳダイ及び出力ＰＬＣダイの取付基板上への取り付けは、個々の入力ＰＬＣダイ基板、ＴＦＰＳダイ基板、出力ＰＬＣダイ基板及び取付基板間にサーマルガスケット又はサーマルジェルを配置することを含んでいてもよい。
【０１０８】
アセンブリ基板に対する入力ＰＬＣダイ、ＴＦＰＳダイ及び出力ＰＬＣダイのそれらの導波路面による取付に代わるものとして、ＰＬＣダイ及びＴＦＰＳダイはアセンブリ基板に対して、それらの個々の基板によって取り付けることができ、それらの導波路面は、アセンブリ基板からそれらの個々の基板によって離れている。このような実施の形態において、取付基板とアセンブリ基板は、同じ基板とすることができる。この具体例では、個々のＰＬＣ基板とＴＦＰＳ基板は、ＴＦＰＳのＥＯ導波路と、個々のＰＬＣ入力インタフェース導波路と、出力インタフェース導波路と間で垂直アライメントを揃えるために、一致した厚さを有しなければならない。
【０１０９】
オプションとして、入力ＰＬＣ入力インタフェース導波路、ＴＦＰＳのＥＯ導波路及び出力ＰＬＣ出力インタフェース導波路は、個々のダイに亘る光学的なアライメントのある程度のずれを許容しながら、光を受信するテーパ形に又はコア寸法で形成することができる。例えば、個々の開口数は、ダイ光インタフェース全体から出射される略全ての光を受信するように選択することができる。
【０１１０】
他の実施の形態に基づくＴＦＰＳ部品とＰＬＣ部品の組合せは、ここの説明に基づいて用いることによって、二偏波光変調器、例えば明確に説明した位相偏移変調素子以外のハイブリッド素子を構成することができる。
【０１１１】
実施の形態に基づくハイブリッド光変調器は、他の変調方式を有する光信号を出力するように構成及び／又は駆動することができる。例えば、ハイブリッド光変調器は、複数のレベルの変調フォーマット、例えばＤＱＰＳＫ、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ、６４ＱＡＭ及び／又は他の選択可能な複数のレベルの変調器によって構成及び／又は駆動することができる。
【０１１２】
実施の形態に基づいて、入力ＰＬＣ及び／又は出力ＰＬＣは、多重及び／又は多重分離を行う導波路構造を含んでいてもよい。オプションとして、入力ＰＬＣ及び／又は出力ＰＬＣは、１つ以上のレーザ及び／又は１つ以上の検出器が一体化された１つ以上の導波路に接続されても、あるいは含んでいてもよい。１つ以上の検出器は、増幅器、例えばトランスインピーダンスアンプを含んでいてもよい。
【０１１３】
ここに示す説明及び図は、理解を容易にするために、必然的に簡単にしている。様々な特徴及び実施の形態をここに開示するが、他の特徴及び実施の形態も考えられる。ここに開示する様々な特徴及び実施の形態は、説明の目的のためであって、以下の請求の範囲によって示す真の範囲及び精神を限定するものではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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