(57)【要約】  【課題】  低電力で駆動可能であり、小型の構成であっても、１０ＧＨｚ以上の高周波域で高効率に動作する電気光学ＳＳＢ光変調器及び光周波数シフタを提供する。  【解決手段】  分極反転構造１ａを施した電気光学結晶基板１に、光導波路２ａ，２ｂと定在波型の共振電極３ａ，３ｂとを組み合わせた構成を有する。各光導波路２ａ，２ｂにおいて、それぞれ異なる分極反転構造１ａを施し、共振電極３ａ，３ｂ上の定在波電界を用いて光変調を行うことにより、ｓｉｎ変調作用及びｃｏｓ変調作用を同時に得る。変調信号源６から１種類の変調信号を供給するだけでｓｉｎ変調及びｃｏｓ変調を行える。変調信号を共振電極３ａ，３ｂ上で共振させて高電界を得ることができ、１０ＧＨｚ以上の高周波域においても効率が良い変調作用を実現する。【選択図】      図１
2007333753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に分極反転構造を施した電気光学媒質に光導波路と定在波型の電極とを組み合わせた構成を有し、前記電極での定在波電界を用いて前記光導波路を進む光波の変調を行うようにしたことを特徴とする電気光学ＳＳＢ光変調器。
【請求項２】
前記光導波路は２つであって、各光導波路における前記分極反転構造のパターンが異なっていることを特徴とする請求項１記載の電気光学ＳＳＢ光変調器。
【請求項３】
前記電極は、共振型電極であることを特徴とする請求項１または２記載の電気光学ＳＳＢ光変調器。
【請求項４】
部分的に分極反転構造を施した電気光学媒質に光導波路と定在波型の電極とを組み合わせた構成を有し、前記電極での定在波電界を用いて前記光導波路を進む光波の周波数をシフトさせるようにしたことを特徴とする光周波数シフタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システム，光学計測器，光集積回路，光学機器などに使用可能な電気光学ＳＳＢ光変調器及び光周波数シフタに関し、特に、周波数が１０ＧＨｚ以上の準ミリ波帯・ミリ波帯で高効率に動作可能な電気光学ＳＳＢ光変調器及び光周波数シフタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム），ＬｉＴａＯ3 （タンタル酸リチウム）などの強誘電性材料を利用した電気光学変調器により、光波を電気信号で変調することが知られている。しかしながら、高周波領域で光波を自由自在に変調する技術、制御する技術は十分に確立されてはいない。例えば、市販の電気光学変調器は、搬送波である光波の周波数の高周波側及び低周波側の両方に、変調によるサイドバイド周波数成分が生じるＤＳＢ（Double SideBand)タイプの変調器である。このＤＳＢ変調方式では、冗長性、波長分散による信号劣化、両サイドバンド成分の干渉などの問題があるため、光通信における情報伝送には、片側にのみサイドバイド周波数成分を生じさせるＳＳＢ（Single SideBand)タイプの変調方式が好ましい。
【０００３】
ＳＳＢ変調方式は、古くから商用ラジオ放送などで用いられており、電波領域ではその技術は既に確立されてはいるが、光波領域にあってはまだ発展途上段階にある。近年、光波を利用した光通信，光計測などの分野では、光波の応用技術が高度化するに伴って、光波のＳＳＢ変調の重要性は増している。例えば、光通信においては、情報量あたりの周波数帯域を減らして周波数帯域資源を有効に活用するために、また、光ファイバなどの伝送路の分散による信号劣化を防ぐために、占有周波数帯域が小さいＳＳＢ動作の高速光変調器が重要視されている。
【０００４】
一方、光周波数シフタは、光通信，ヘテロダイン計測，分光，光化学などの分野において重要である。特に、数十ＧＨｚで動作する光周波数シフタを用いることができれば、波長多重通信システムにおいて必須である周波数が数十ＧＨｚずつ異なる複数の光源を容易に得ることができる。よって、数十ＧＨｚ以上の高周波数帯域で動作する光周波数シフタの開発が望まれている。
【０００５】
現在市販されている光ＳＳＢ変調器または光周波数シフタとして、音響光学効果を用いたデバイスがある。このデバイスは、結晶中を伝搬する音波による光の回折を利用しているが、その動作周波数に上限があって、数百ＭＨｚ程度である。１ＧＨｚ以上の高周波域では、音波の波長が光波の波長に比べて小さくなってしまって原理的に回折が起こらなくなる、また、結晶中での音波の伝搬損失が非常に大きくなるという本質的な問題がある。      
【０００６】
電気光学効果を利用した電気光学ＳＳＢ光変調器または光周波数シフタとして、以下に述べるようなデバイスが知られている。このデバイスは、複数の光変調素子とマッハツェンダ（Mach-Zehnder）型の干渉計導波路とを組み合わせて、位相がπ／２ずれた変調信号をそれぞれの光変調素子に印加するとともに、２つの光路にλ／４の光路差を与えることで、光ＳＳＢ変調／光周波数シフト作用を得るものである。図６は、この従来の電気光学ＳＳＢ光変調器または光周波数シフタの模式図である。
【０００７】
図６において、変調信号ｓｉｎ（２πｆm ｔ）が印加される高周波位相変調器５１が設けられている第１の光導波路６１と、ＤＣ信号が印加される低周波位相変調器５２及び変調信号ｃｏｓ（２πｆm ｔ）が印加される高周波位相変調器５３が直列に設けられている第２の光導波路６２とが並列に配置されている。位相を示す複素平面（Ｒｅ−Ｉｍ）に直交する軸は、周波数（ν）を示す。
【０００８】
図６に示すように、光波入力を第１の光導波路６１と第２の光導波路６２とに２つに分けて、それぞれを位相がπ／２ずれた変調信号を用いて位相変調を行い、さらにこれらの２光波の位相をπ／２（λ／４）だけずらせた後に合成することにより、片方のサイドバンド成分をキャンセルして、光ＳＳＢ変調作用が得られる。このとき、位相変調の深さを適切に選ぶことにより、搬送される光波の周波数成分を抑制してＳＳＢ１次サイドバンド成分のみを取り出すことができ、光周波数シフタとして機能する。
【０００９】
図６に示す回路構成は、電波領域でのＳＳＢ変調器においても使用されているものであり、これまでに提案されている電気光学ＳＳＢ光変調器または光周波数シフタの多くは、この図６のような複数の電気光学位相変調器とマッハツェンダ型光導波路とを組み合わせた構成をなしている。このシステムでは、電気光学効果を利用しているので、原理的に高速動作を期待できるが、変調信号として位相がπ／２だけずれた２種類の信号を準備する必要がある、構成が複雑であるという問題がある。
【００１０】
また、通常のＤＳＢ変調器と狭帯域のバンドパス光フィルタとを組み合わせる方式も考えられるが、システム構成が複雑である、光領域では狭帯域フィルタ回路を構成することが難しいなどの問題があり、現実的な方式とは言えない。
【００１１】
また、右回り・左回りの２つの円偏光を用いたＳＳＢ変調方式もあるが、導波路化が難しく大振幅の変調信号を用いねばならず、光ファイバ通信システムとの整合性、動作電力の増大などの問題があり、実際的な手法とは言えない。
【００１２】
さらに、斜周期分極反転構造を用いた光周波数シフタが提案されている（特許文献１参照）。これは、電気光学効果を用いること、分極反転構造（ドメイン反転構造）を用いることなどの点で本発明と類似しているが、斜周期分極反転構造を巧みに利用して実効的な進行波位相格子を得ようとするものであり、後述する本発明とは本質的な動作原理が異なっている。このデバイスも、導波路化が難しく、光ファイバ通信システムとの整合性、動作電力の増大などの問題がある。
【００１３】
そこで、本発明者は、分極反転構造（ドメイン反転構造）を巧みに利用して、１ＧＨｚ以上の高周波域で動作可能な周期ドメイン反転構造電気光学ＳＳＢ光変調器・光周波数シフタを提案している（特許文献２参照）。このデバイスは、互いに空間的配置を１／４周期ずらした周期分極反転構造を施した電気光学結晶を用いて、この電気光学結晶とマッハツェンダ干渉計導波路及び進行波電極とを組み合わせた構造とし、１つの給電回路から変調波を供給するだけで、ｓｉｎ変調作用とｃｏｓ変調作用とを奏することができる。
【特許文献１】特許第２８０２３６６号公報
【特許文献２】特開２００２−６２５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献２に記載されたデバイスでは、１〜１０ＧＨｚ程度の周波数域では、簡単な構成でありながら、低電力で光ＳＳＢ変調特性を得ることができる。しかしながら、周波数が１０ＧＨｚを越える準ミリ波帯・ミリ波帯になった場合、電気信号が電極の表面のみを流れることに起因する損失の増加などのために効率が低下するという改善すべき課題があり、準ミリ波帯・ミリ波帯でも効率的に光ＳＳＢ変調を行い得るデバイスの開発が望まれている。
【００１５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、低電力で駆動可能であり、小型の構成であっても、１０ＧＨｚ以上の高周波域で高効率に動作する電気光学ＳＳＢ光変調器及び光周波数シフタ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】
【００１６】
本発明に係る電気光学ＳＳＢ光変調器は、部分的に分極反転構造を施した電気光学媒質に光導波路と定在波型の電極とを組み合わせた構成を有し、前記電極での定在波電界を用いて前記光導波路を進む光波の変調を行うようにしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る電気光学ＳＳＢ光変調器は、上記構成において、前記光導波路は２つであって、各光導波路における前記分極反転構造のパターンが異なっていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る電気光学ＳＳＢ光変調器は、上記構成において、前記電極は、共振型電極であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光周波数シフタは、部分的に分極反転構造を施した電気光学媒質に光導波路と定在波型の電極とを組み合わせた構成を有し、前記電極での定在波電界を用いて前記光導波路を進む光波の周波数をシフトさせるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の電気光学ＳＳＢ光変調器にあっては、所望の位置に分極反転構造を施した電気光学媒質を用い、これを光導波路及び定在波型の電極とを組み合わせた構成を有する。光導波路（例えばマッハツェンダ干渉計導波路）の２つの光路において、それぞれ異なる分極反転構造を施して、それらを同じ電極上の定在波電界を用いて光変調を行うことにより、ｓｉｎ変調作用及びｃｏｓ変調作用が同時に得られる。このため、給電回路から１種類の変調信号を供給するだけでｓｉｎ変調及びｃｏｓ変調を行える。定在波型の電極と分極反転構造とを適切に組み合わせた構造における変調位相制御特性を利用して、図６と等価な光変調回路を、光導波路及び定在波型の電極のみで実現する。また、定在波型の電極として共振型電極を使用するため、変調信号を電極上で共振させて高電界を得ることができ、１０ＧＨｚ以上の高周波域においても効率が良い変調作用が得られる。
【００２１】
また、本発明の光周波数シフタにあっては、上述した電気光学ＳＳＢ光変調器において供給する変調信号の電力を大きくして位相変調深さを深く制御することにより、搬送波光成分（周波数がシフトしていない成分）からサイドバンド成分（周波数がシフトした成分）への変換効率を高くし、搬送波光成分を低減させてサイドバンド成分が支配的になるようにする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、分極反転構造を施した電気光学媒質に光導波路と定在波型の電極とを組み合わせた構成を有し、電極上の定在波電界を用いて光導波路を進む光波に変調を行うようにしたので、高周波領域においても効率が良い光ＳＳＢ変調を行うことができるため、１０ＧＨｚ以上、特に３０ＧＨｚを超えるミリ波帯の周波数においても高効率に動作する電気光学ＳＳＢ光変調器及び光周波数シフタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明の電気光学ＳＳＢ光変調器１０の構成図である。図において、１は強誘電性の材料（例えば、z-cut ＬｉＮｂＯ3 またはz-cut ＬｉＴａＯ3 ）からなる平板状の電気光学結晶基板（以下、単に基板ともいう）である。基板１の表面に、光導波路としての１つのマッハツェンダ干渉計導波路２が形成されている。
【００２４】
マッハツェンダ干渉計導波路２を構成する２つの光導波路２ａ，２ｂ（図１で太線の部分）の上部それぞれには、設計された変調周波数で定在波共振する良導体金属（例えば、アルミニウムまたは金）製の共振電極３ａ，３ｂが設けられている。共振電極３ａ，３ｂを構成する高周波線路としては、対称コプレーナ線路，マイクロストリップライン平行結合線路などを用いることができる。なお、この線路の終端は、図１に示すように開放させても、短絡させても良い。一方の共振電極３ｂの中途から給電用電源４が延在しており、この給電用電源４と基板１の裏面に設けられた接地電極５との間に、変調信号源６及び可変直流電圧源７の直列回路が設けられている。
【００２５】
共振電極３ａ，３ｂは、外部から変調信号を入力して定在波を立てて共振させることができる。そして、共振電極３ａ，３ｂに生じる変調信号の共振定在波の電界によって、基板１中に屈折率変化が生じて光変調作用が得られる。共振電極３ａ，３ｂの線路長は、定在波の波長の数倍程度の長さとする。なお、共振電極３ａ，３ｂの形状は、定在波が立つのであれば任意であって良い。
【００２６】
２本の光導波路２ａ，２ｂに対応する基板１の所望領域には、分極反転構造１ａ（図１でハッチングを付した部分）が施されている。図１中の矢印は、基板１における自発分極の向きを示している。この分極反転構造１ａは、後述する走行時間効果を補償するために施されるものであり、その反転パターンを両光導波路２ａ，２ｂで予め調整しておくことにより、各導波路２ａ，２ｂにおける高周波位相変調の変調位相をπ／２ずらせて、光ＳＳＢ変調に必要なｓｉｎ変調作用及びｃｏｓ変調作用を得ている。
【００２７】
なお、上述した構成では、２本の導波路２ａ，２ｂ間にπ／２（λ／４）の光路差（光バイアス）を与えるための直流電圧を高周波変調信号に重畳して共振電極３ｂに印加するようにしたが、適当な長さのバイアス用電極を別に設けて直流電圧を印加するように構成しても良い。また、２本の光導波路２ａ，２ｂの間に静的な光路差（光路位相シフト）を与えるようにしても良い。さらに、基板１上に共振電極３ａ，３ｂを直接設けたが、光波伝搬損失を低減させるために、バッファ層を介装するようにしても良い。
【００２８】
次に、本発明における変調位相の制御原理について図２〜図４を参照して説明する。高周波変調信号が印加される共振型変調電極１３を電気光学結晶基板１１の光導波路１２上に設けた図２（ａ）に示すような電気光学変調器２０を考える。電気光学変調器２０は、共振型変調電極１３を変調信号に対する共振回路として、変調信号を共振型変調電極１３上で共振させて高電界を得る。これにより、高周波域においても効率が良い変調作用を得ることができる。
【００２９】
共振電極の長さを長く（変調信号の波長の整数倍）する場合には、光波の走行時間の影響（走行時間効果）を考慮する必要がある。媒質中の光波の伝搬速度は非常に速いため、通常、低周波数（１ＭＨｚ以下）で光波を変調する場合には、光波が変調器を通過する際に要する時間（光波の走行時間）における変調信号の時間的な変化は無視できるほど小さい。しかしながら、変調信号が高周波域になってくると、光波の走行時間内での変調信号の変化が無視できなくなる。そこで、本発明では、電気光学結晶基板１の所望位置に分極反転構造１ａを施すことにより、走行時間効果を補償している。この補償の原理について以下に詳述する。
【００３０】
図２（ａ）において、電気光学変調器２０の共振型変調電極１３の左端（Ａ点）の真下位置の光導波路１２に光波が到達した時刻をｔA として、時刻ｔB において共振型変調電極１３の左端から１／４の位置（Ｂ点）に光波が達したとする。共振型変調電極１３は光波の伝搬方向に沿って定在波が立つ共振線路構造を有しているため、変調電気信号は定在波となっており、変調波が線路上を移動することはなく、共振型変調電極１３上の各点における電圧が時間的に振動する（図２（ｂ）参照）。
【００３１】
光波の走行時間（ｔB −ｔA ）の間に共振型変調電極１３上の電圧が変化するため、電極長と光波速度との関係によっては、図２（ｃ）に示すように、光波がＢ点に達した時点で、光波が見る変調波電界の極性が反転する状況となる。このような状況下では、光波は時刻ｔB 以降、共振型変調電極１３上のＡＢ間において見た電界と逆の符号を持つ変調波電界中を伝搬することになるので、それまでに累積的に受けてきた変調作用と逆の変調を受けてトータルの変調効果が減少するようになる。そして、条件によっては、ある地点（ｘ＝０）でついには変調成分がキャンセルされてしまう状況が生じる。これが走行時間効果である。
【００３２】
この走行時間効果を補償するために、本発明では分極反転構造を利用する。走行時間効果により変調作用がキャンセルされる領域において、電気光学結晶基板１１の分極の向きを予め反転させておくことにより、この領域での変調の符号を逆転させて、走行時間効果による変調効果の低下を補償し、累積的な変調作用を得ることができる（図２（ｄ））。      
【００３３】
分極を反転させる領域は、光波の群速度、電極長、変調定在波の波長及び周波数、時間の基準となる光波が電極端に入射した時刻により決めることができる。ある変調周波数で共振する共振電極構造電気光学変調器において、分極反転を施すべき領域は、電極上の定在波の波長と、光波が変調信号の半周期の時間内に走行する距離と、光波が電極端（図３（ａ）のＡ点）に入射したときの変調信号の位相との関係で決まる。つまり、同じ構造の変調器でも、光波入射時における変調信号の位相に応じて分極反転は変わる。
【００３４】
例として、変調信号が単一周波数の正弦波信号である場合を考える。線路長を線路上の定在波２波長分として、線路の両端を短絡させた構造とする。また、変調信号の半周期の時間（Ｔ／２、Ｔは変調信号の１周期）に光波が走行する距離を、線路上の定在波１波長とする。これは、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）を用いた標準的な構造の変調器の場合に相当する。このとき、電極端Ａ点に光波が入射した時刻ｔA1において、変調信号がＡＢ間で最大となる位相であったとする。時刻ｔA1で電極端Ａ点に入射して変調器中を伝搬する光波が見る変調波電界は、図３（ｂ）のようになる。走行時間効果のために電気信号の極性が反転する領域において、自発分極の向きを反転させることを考えた場合、分極反転パターンは図３（ｃ）のようにすれば良い。一方、電極端Ａ点に光波が入射した時刻ｔA2において、変調信号がＡＢ間の電極上でゼロとなる位相関係（ｔA2＝ｔA1＋Ｔ／４）の場合には、変調器中を伝搬する光波が見る変調電気信号は図３（ｄ）のようになるため、対応する分極反転パターンは図３（ｅ）のようにすれば良い。
【００３５】
図３（ｃ）の分極反転パターンを施した場合と、図３（ｅ）の分極反転パターンを施した場合とでは、得られる変調作用の大きさはほぼ同じである。変調信号の半周期の時間（Ｔ／２）での光波の走行距離が線路上の定在波１波長にちょうど等しい場合には、両方の変調作用の大きさは完全に一致する。図３（ｃ），図３（ｅ）は、それぞれ中心に対して、偶対称，奇対称の分極反転パターンとなっている。
【００３６】
このため、光波が見る変調波電界の分布が偶関数的分布となる場合（図３（ｂ））、図３（ｃ）の分極反転パターンを施したときには変調作用が大きくなるが、図３（ｅ）の分極反転パターンを施したときには変調作用がキャンセルし合って変調作用はゼロとなる。一方、光波が見る変調波電界の分布が奇関数的分布となる場合（図３（ｄ））、図３（ｅ）の分極反転パターンを施したときには変調作用が大きくなるが、図３（ｃ）の分極反転パターンを施したときには同様に変調作用はゼロとなる。つまり、図３（ｃ）と図３（ｅ）とでは、同じ変調信号で駆動した場合に得られる変調作用の大きさは同じであるが、変調作用の位相が１／４周期分ずれることになる。よって、ｓｉｎ波による変調作用とｃｏｓ波による変調作用とが得られる。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｅ）は光波が見る変調波電界の入射時刻に対する変化を示す図である。ぞれぞれの入射時刻の場合において、変調作用が大きくなるように分極反転パターンを施すことが可能であり、走行時間効果を補償することができる。
【００３８】
以上のように、本発明の特徴は、電気光学媒質に施される分極反転構造を調節することにより、最適な変調作用が得られる光波の共振電極への入射時刻を変える、つまり、位相がずれた変調効果を得ることにある。変調位相の制御に分極反転構造を利用するため、変調波は同相（または逆相）であれば良く、複雑な給電回路を必要としない。また、デバイス構造は、１つのマッハツェンダ干渉計導波路と１つの共振型電極とからなるプッシュプル型の変調器構成であり、非常に小型で簡易なものである。さらに、共振型電極による光変調を動作原理としているため、高周波領域においても非常に効率が良い変調作用を得ることができる。
【００３９】
このようにして、本発明では、図６に示すような複雑な高周波給電回路を用いることなく、ミリ帯域で動作する、小型で高効率な高速電気光学ＳＳＢ光変調器を実現することができる。
【００４０】
次に、本発明の電気光学ＳＳＢ光変調器の具体例について、その製造工程及び評価特性も述べながら説明する。図５は、電気光学ＳＳＢ光変調器の製造工程の手順を示す図である。以下の例では、動作周波数を１５ＧＨｚとして、光通信システムで用いられる波長１．３〜１．５μｍの光波を変調する場合について説明する。
【００４１】
基板１（長さ：４０〜４５ｍｍ，幅：８ｍｍ，厚さ：０．４ｍｍ）となる電気光学結晶には、z-cut ＬｉＴａＯ3 を使用した。まず、この基板１上の所望の部分にパルス電圧（振幅：８．８ｋＶ，周期：１０ｍｓ）を選択的に印加することにより、分極反転構造１ａ（ハッチングを付した部分）を形成した（図５（ａ））。
【００４２】
次に、分極反転構造１ａを施した基板１の表面に、安息香酸プロトン交換法（プロトン交換条件：２４０℃，１２時間）によりマッハツェンダ干渉計導波路２を形成した（図５（ｂ））。各光導波路２ａ，２ｂの幅は約４μｍ、深さは約１．５μｍとした。
【００４３】
次に、基板１の表面全域にＳｉＯ2 バッフア層（厚さ：０．１μｍ）を形成し、光導波路２ａ，２ｂ上にアルミニウム製の共振電極３ａ，３ｂを作製するとともに、同じくアルミニウム製の給電用電極４を作製し、基板１の裏面に接地電極５を形成した（図５（ｃ），（ｄ））。共振電極３ａ，３ｂの長さは、設計した動作周波数１５ＧＨｚにおける定在波の波長の２倍（４倍波共振長）となるように、８．６ｍｍとした。また、共振電極３ａ，３ｂの幅は５０μｍ、厚さは２μｍであり、共振電極３ａ，３ｂ間の距離は３０μｍとした。これらの電極を作製した後、プロトン交換による電気光学効果の劣化を補償するために熱アニール（４００℃，１時間）を行った。
【００４４】
このようにして製造した電気光学ＳＳＢ光変調器を用いて動作実験を行った。ＹＡＧレーザから出射されるレーザ光（波長：１．３μｍ）を、光波として使用した。設計通り、共振電極３ａ，３ｂが動作周波数１５ＧＨｚで４倍波共振特性を示すことを確認した。
【００４５】
また、変調実験の結果、１５ＧＨｚ帯で良好な光ＳＳＢ変調特性を示すことを確認した。サイドバンド間の消光比は１５ｄＢ以上、３ｄＢ帯域は１ＧＨｚ以上であった。変調効率を測定したところ、駆動電力１００ｍＷに対して位相変調深さ（位相変調指数）０．３ｒａｄが得られた。さらに、デバイスの製造条件を改良すれば、駆動電力１００ｍＷで１ｒａｄ以上の位相変調深さを得ることが可能である。
【００４６】
以上のような結果から、変調周波数を例えば４０ＧＨｚとした場合でも、電極長を１５ｍｍ程度とすることにより、駆動電力１００ｍＷで１ｒａｄ以上の位相変調深さを得ることは可能である。特許文献２に開示された電気光学ＳＳＢ光変調器では、変調周波数４０ＧＨｚ、電極長３０ｍｍに対して、０．１ｒａｄ程度の位相変調深さしか得られなかった。
【００４７】
最後に、本発明の光周波数シフタについて説明する。光周波数シフタの基本構成は、上述した電気光学ＳＳＢ光変調器の構成（図１参照）と同じである。図１の構成において、変調信号源６の電力を大きくして位相変調深さを深くした場合、搬送光成分から変調サイドバンド成分への変換効率が上がる。具体的に、位相変調深さを２ｒａｄ程度とした場合には、搬送光の周波数が変調光サイドバンド成分の５％程度となり、搬送光成分を抑制して片側の変調１次サイドバンド成分のみを取り出すことが可能である。
【００４８】
この結果、光の周波数をシフトすることができ、図１の構成は光周波数シフタとして機能する。変調深さを一定にして変調信号の周波数を時間的に掃引すれば、出力光の周波数を時間的に掃引する（連続的に変化させる）ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の電気光学ＳＳＢ光変調器または光周波数シフタの構成図である。
【図２】共振電極上の変調波電界と変調器中を通過する光波が見る変調波電界との関係を示す図である。
【図３】分極反転パターンの空間的配置と変調位相との関係を示す図である。
【図４】光波が見る変調波電界の入射時刻に対する変化を示す図である。
【図５】電気光学ＳＳＢ光変調器の製造工程の手順を示す図である。
【図６】従来の電気光学ＳＳＢ光変調器または光周波数シフタの模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  電気光学結晶基板
１ａ  分極反転構造
２  マッハツェンダ干渉計導波路
２ａ，２ｂ  光導波路
３ａ，３ｂ  共振電極
４  給電用電極
６  変調信号源
７  可変直流電圧源
１０  電気光学ＳＳＢ光変調器
【図１】
2007333753.tif 000003
【図２】
2007333753.tif 000004
【図３】
2007333753.tif 000005
【図４】
2007333753.tif 000006
【図５】
2007333753.tif 000007
【図６】
2007333753.tif 000008