(57)【要約】【課題】  ニオブ酸リチウム基板を用いた光制御素子において、高パワー光入力によるフォトリフラクティブ効果の発生を抑制すること。【解決手段】  ニオブ酸リチウム基板（１０２）と、当該基板に形成された光導波路（１０４〜１１４）と、当該光導波路を伝播する光波を制御するための電極（１２０〜１２４）と、を有する光制御素子において、前記基板の温度を調整するための基板温度調整素子（２３０）を備え、前記基板温度調整素子により、前記基板の温度が、前記光導波路を伝播する光によるフォトリフラクティブ効果の発生が抑制される所定の下限温度以上であって８０℃以下の温度に保持されるよう制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ酸リチウム基板と、当該基板に形成された光導波路と、当該光導波路を伝搬する光波を制御するための電極と、を有する光制御素子において、
前記基板の温度を調整するための基板温度調整素子を備え、
前記基板温度調整素子により、前記基板の温度が、前記光導波路を伝搬する光によるフォトリフラクティブ効果の発生が抑制される所定の下限温度以上であって８０℃以下の温度に保持されるよう制御される、
光制御素子。
【請求項２】
前記所定の下限温度は５０℃である、請求項１に記載の光制御素子。
【請求項３】
前記光導波路はマッハツェンダ型光導波路であって、
当該マッハツェンダ型光導波路を構成する少なくとも一つの並行導波路の少なくとも一部に設けられた、当該並行導波路の温度を調整するための導波路温度調整素子を備え、
当該導波路温度調整素子により、前記少なくとも一つの並行導波路の温度を変化させて当該並行導波路の屈折率を変化させ、前記マッハツェンダ型光導波路に生ずるＤＣドリフトを補償する、
請求項１又は２に記載の光制御素子。
【請求項４】
前記導波路温度調整素子は、金属薄膜で構成されるヒータ、又はペルチェ素子である、
請求項３に記載の光制御素子。
【請求項５】
前記光導波路は、方向性結合器型光導波路である、請求項１又は２に記載の光制御素子。
【請求項６】
前記基板温度調整素子は、金属薄膜で構成されるヒータ、又はペルチェ素子である、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光制御素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された光導波路と当該光導波路を伝搬する光を制御するための制御電極とを備えた光制御素子に関し、特に、高パワー入力光に対する耐性の高い光制御素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信や光計測の分野においては、電気光学効果を有する基板上に形成した光導波路と、当該光導波路内を伝搬する光波を制御するための制御電極と、を備えた、導波路型光変調器などの光制御素子が多く用いられている。
【０００３】
このような光制御素子として、例えば強誘電体結晶であるニオブ酸リチウム（LiNbO3）（「ＬＮ」とも称する）を基板に用いたマッハツェンダ（ＭＺ、Mach-Zehnder）型光変調器が広く用いられている。マッハツェンダ型光変調器は、外部から光を導入するための入射導波路と、当該入射導波路に導入された光を２つの光に分岐する分岐導波路と、当該分岐導波路により分岐された２つの光をそれぞれ伝搬させるための２本の並行導波路と、当該２本の並行導波路を伝搬した光を合波する合波導波路と、当該合波導波路により合波された光を外部へ出力するための出射導波路とにより構成されるマッハツェンダ型光導波路を備える。また、マッハツェンダ型光変調器は、上記並行導波路内を伝搬する光波の位相を電気光学効果により変化させて制御するための制御電極を備える。
【０００４】
マッハツェンダ型光変調器は、２本の並行導波路を伝搬する２つの光の位相差を上記制御電極により変化させることにより、上記合波導波路から出力される光（合波光）の強度を変調する。すなわち、上記位相差を０及びπ／２の間で変化させることで、上記合波光の光強度をON状態とOFF状態（強度ゼロ）との間で変化させるのである。
【０００５】
ところが、２本の並行導波路を伝搬する２つの光の位相差は、環境温度の変化や動作時間の経過に伴っても変化し、当該変化に伴い、上記位相差を所定の値にするために必要な上記制御電極への印加電圧にも変化（いわゆるＤＣドリフト）が発生する。その変化には３つの大きな要因がある。１つめは、温度ドリフトと呼ばれているもので、温度が変化すると電極にパイアス電圧が加わったかのように動作状態が変化してしまう現象である。２つめは電極への電圧印加時間に依存する変化であり、電極にDC電圧を印加して所要の光出力を得ようとする場合に、この光出力が時間とともに変化し、あたかもDC電圧を印加しなかった状態へ向かって変化する現象、すなわち実効的なバイアス電圧の効果が減少してしまう現象である。３つめは、フォトリフラクティブ効果に起因するドリフトであり、光によるDCドリフトと呼ばれることもある。波長多重（WDM）光ファイバ長距離通信技術は、エルビウムドープファイバーアンプやラマンアンプによる多チャンネル光増幅を前提とした技術であり、波長は主に１５５０ｎｍ帯である。また上記増幅技術を前提としたシステムであるため、光変調器に入力される光の強度は、たかだが１０−２０ｍＷである。光源としては、主に半導体レーザーダイオードが用いられている。
【０００６】
ところで、光通信システムにおける伝送距離の拡大への要求は不変であり、マッハツェンダ型光変調器から光ファイバ伝送路へ送出する光信号の強度を高めるべく、当該マッハツェンダ型光変調器に入力する光の強度を高めることが必要とされる。
【０００７】
光通信システムに用いられる波長１５５０ｎｍ帯においては、ＬＮを用いた光導波路デバイスの光入力耐性について、入射光パワー７５ｍＷに対し１００時間のスケールでは、位相変化（実効バイアス変化）、光挿入損失変化、光消光比変化、駆動電圧変化などの特性変化は生じないことが報告されている（非特許文献１）。しかしながら、原理的には、マッハツェンダ型光変調器に入力する光の強度が更に大きくなれば、当該光変調器に用いられる光学材料の特性に変化が生じ、当該変調器の変調特性も変化することがありうる。
【０００８】
このような高パワー光が入力されることに伴う特性変化として、フォトリフラクティブ（photorefractive）効果に起因する諸現象がある（非特許文献１−３）。フォトリフラクティブ効果とは、高パワー光が光学材料に照射されたときに、当該材料中の不純物準位等にあった電子が光照射領域において励起されて移動し、当該移動した電子が、光照射されていない領域又は光照射領域のうち光強度の低い領域において固定されることで静電場が生成され、当該静電場により、ポッケルス効果等の電気光学効果を介して当該材料中に屈折率変化が誘起される現象をいう。屈折率変化が起こる形状、場所などにより、非特許文献に２に示される様々な現象がおこり、非特許文献１で試験された光学的特性が変化することが懸念される。
【０００９】
通信波長帯１５５０ｎｍにおいてのＬＮ光導波路デバイスの光入力耐性やフォトリフラクティブ効果についての報告は少ない。マッハツェンダ型光変調器においては、フォトリフラクティブ効果によって例えば並行導波路の少なくとも一部の屈折率が変化することにより、上述した光によるＤＣドリフトが発生することが知られている。レーザを光源として、ＬＮ基板にＴｉ拡散法にて形成されたマッハツェンダ型光導波路に光を入射した場合には、当該光導波路のＤＣドリフトは、光入力強度７５ｍＷでは７時間程度は安定している（非特許文献１）。
【００１０】
現在、通信用ＬＮ変調器の主要メーカーのＬＮ変調器製品の多くの入力定格仕様は、ほぼこの値の横並びである。その一方で、通信波長帯におけるフォトリフラクティブ効果による特性変化の例が数少ないながら報告されている。ＬＮ変調器は、フォトリフラクティブ効果に起因する諸特性変化が小さく、高強度光入射に強いといわれているが、非特許文献４には、プロトン交換アニール法により形成された導波路について、１５５０ｎｍ帯の光を入射光として用いた場合の評価結果として、光入射強度１００ｍＷ以上で１０％程度、光入射強度３００ｍＷでは４０％近くの、フォトリフラクティブ効果に起因する透過光強度の低下が起こることが記載されている。
【００１１】
非特許文献５には、プロトン交換アニール法で形成された光導波路およびＴｉ拡散法で形成された光導波路ともに、光入射強度およそ１００ｍＷ以上の入射で、Ｙ分岐導波路における分岐比の変化が起こることや、ＭＺ型光導波路において消光比が劣化することが示されている。このように、フォトリフラクティブ効果に起因する光導波路の光学特性の変化は、通信波長帯１５５０ｎｍであっても、光入力強度１００ｍＷ以上になると顕著となり、長時間の安定動作は得られないことが知られている。
【００１２】
また、通信波長帯１３１０ｎｍ帯においては、非特許文献３に、２５ｍＷ以上の光入射において、ＬＮ導波路を用いた方向性結合器に特性変化が起こることが示されている。一方、非特許文献６には、フォトリフラクティブ効果によるＬＮ導波路の特性の変化はそれほど激しくなく、１２５ｍＷ以上の光入射において、ＭＺ型変調器のバイアス変化や消光比変化が起こること、および還元ガス中でのアニールにより耐性を改善し得ることが示されている。特許文献１，２には、光導波路基板内における二光束干渉を避ける構造にすることにより、特性の劣化を抑制する手段が示されている。特許文献１には、波長は示されていないが、特性の劣化は光入力強度１０ｍＷ以上における現象であることが示されている。
【００１３】
変調方式として多値変調（例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing））や波数多重変調、あるいは超高速ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）などが用いられる大容量光通信の用途や、高精度が要求される光計測用途などのように、光信号品質（例えば、ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio））を高めるため線幅の狭いレーザ光源が用いられる場合には、当該光源の出力光のコヒーレンシー（干渉性）が高いことから、より低いパワーの光入力に対しても、フォトリフラクティブ効果が発生することとなる。例えば、本発明の発明者が実験から得た知見では、１０ＭＨｚ以下の狭線幅レーザを光源として用いた場合、光入力強度５０ｍＷでも、フォトリフラクティブ効果に起因するＤＣドリフトが発生し得る。
【００１４】
従来、環境温度の変化や動作時間の経過と共に発生するＤＣドリフトを補償するため、マッハツェンダ型光変調器の並行導波路に設ける制御電極として、光を変調するための電圧を印加する高周波信号電極（ＲＦ電極）とは別に、並行導波路の屈折率を制御して上記ＤＣドリフトを補償するための電極（バイアス電極）を設けることが知られている（特許文献３参照）。また、他の構成として、並行導波路の上にヒータを形成し、２つの並行導波路間に温度差を設けることにより位相差を発生させてＤＣドリフトを補償することが知られている（特許文献４参照）。
【００１５】
しかしながら、特許文献３、４に記載の構成は、いずれも、フォトリフラクティブ効果の発生そのもの低減又は防止についての解決策を与えるものではない。特に、特許文献３に記載のバイアス電極を設ける構成では、高強度の光が入射された場合、フォトリフラクティブ効果によって発生した自由電子はバイアス電極からの直流印加電界により容易に移動して更なる屈折率変化を誘起することとなり、ＤＣドリフトを加速的に増加させることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−９３９０５号公報
【特許文献２】特開２００９−２４４８１１号公報
【特許文献３】特開平５−２２４１６３号公報
【特許文献４】特開平４−２９１１３号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】A. R. Beaumont, C. G. Atkins, and R. C. Booth, “Optically induced drift effects in lithium niobate electro-optic waveguide devices operating at a wavelength of 1.51 μm,” Electron. Lett., vol.20, no.23, pp.1260-1261, 1986.
【非特許文献２】V. E. Wood, “Photorefractive Effect in Waveguide,” in Photorefractive Materials and Their Applications II - Topics in Applied Physics, ed. Gunter, P., and J.P. Huignard, Springer 1998.
【非特許文献３】G. T. Harvey, G. Astfalk, A. Feldblum, and B, Kassahun, “The Photorefractive Effect in Titanium Indiffused Lithium Niobate Optical Directional Coupler at 1.3 μm,” IEEE J. Quantum Electron, vol. QE-22, no.6, pp.893-946, 1986.
【非特許文献４】Y. Fujii, Y. Otsuka, and A. Ikeda,“Lithium Niobate as an Optical Waveguide and Its Application to Integrated Optics,” IEICE Trans. Electron., vol.90-C, no.5, pp.1081-1089, 2007.
【非特許文献５】S. M. Kostritskii, “Photorefractive effect in LiNbO3 - based integrated-optical circuits at wavelengths of third telecom window,” Applied. Physics, vol.B 95, no.3, pp.421-428. 2009
【非特許文献６】Betts, G. E., F. J. O'Donnell, and K. G. Ray. "Effect of annealing on photorefractive damage in titanium-indiffused LiNbO3 modulators." Photonics Technology Letters, IEEE vol.6, no.2 pp. 211-213 1994.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記の背景より、ニオブ酸リチウム基板を用いた光制御素子に関し、高パワー光入力時のフォトリフラクティブ効果の発生を抑制することのできる構成の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一の態様は、ニオブ酸リチウム基板と、当該基板に形成された光導波路と、当該光導波路を伝搬する光波を制御するための電極と、を有する光制御素子である。当該光制御素子は、前記基板の温度を調整するための基板温度調整素子を備え、前記基板温度調整素子により、前記基板の温度が、前記光導波路を伝搬する光によるフォトリフラクティブ効果の発生が抑制される所定の下限温度以上であって８０℃以下の温度に保持されるよう制御される。
本発明の他の態様によると、前記所定の下限温度は５０℃である。
本発明の他の態様によると、前記光導波路はマッハツェンダ型光導波路であって、当該マッハツェンダ型光導波路を構成する少なくとも一つの並行導波路の少なくとも一部に設けられた、当該並行導波路の温度を調整するための導波路温度調整素子を備え、当該導波路温度調整素子により、前記少なくとも一つの並行導波路の温度を変化させて当該並行導波路の屈折率を変化させ、前記マッハツェンダ型光導波路に生ずるＤＣドリフトが補償される。
本発明の他の態様によると、前記導波路温度調整素子は、金属薄膜で構成されるヒータ、又はペルチェ素子である。
本発明の他の態様によると、前記光導波路は、方向性結合器型光導波路である。
本発明の他の態様によると、前記基板温度調整素子は、金属薄膜で構成されるヒータ、又はペルチェ素子である、
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の、オモテ面側（導波路形成面側）の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すマッハツェンダ型光変調器の、裏面側の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。本実施形態では、光制御素子として、ＬＮ基板に形成されたマッハツェンダ型光変調器を示す。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器のオモテ面側（光導波路形成面）の構成を示す斜視図である。
本マッハツェンダ型光変調器１００は、マッハツェンダ型光導波路が形成されたＬＮ基板１０２により構成されており、当該マッハツェンダ型光導波路は、入射光を受ける入射導波路１０４と、入射導波路１０４を伝搬する光を２つの光に分岐する分岐導波路１０６と、分岐された２つの光をそれぞれ伝搬させる並行導波路１０８、１１０と、並行導波路１０８、１１０からの光を合波する合波導波路１１２と、合波導波路１１２で合波された光を出射する出射導波路１１４と、で構成されている。
【００２２】
また、ＬＮ基板１０２上には、２つの並行導波路１０８、１１０内を伝搬する光の位相を変調するための、高周波信号（ＲＦ）電極１２０と、接地電極１２２、１２４と、が形成されている。
【００２３】
ＬＮ基板１０２は、例えばＸカットのＬＮ基板であり、従って、並行導波路１０８、１１０内において基板１０２表面に対し平行な方向の電界が印加されるように、ＲＦ電極１２０、接地電極１２２、１２４が配置されている。本実施形態では、ＲＦ電極１２０は、２本の並行導波路１０８、１１０の間に、当該並行導波路１０８、１１０の長さ方向に沿って所定距離に亘り、当該並行導波路１０８、１１０と平行に形成されている。また、当該ＲＦ電極１２０に対し、並行導波路１０８、１１０を挟む位置に、かつ並行導波路１０８、１１０と平行に、接地電極１２２、１２４が形成されている。
【００２４】
さらに、並行導波路１０８の少なくとも一部に、金属薄膜により構成されたヒータ１２６が形成されている。ヒータ１２６は、導波路温度調整素子であり、並行導波路１０８の一部の温度を変化させて当該一部の屈折率を変化させることにより、並行導波路１０８を伝搬する光の位相を変化させ、並行導波路１０８、１１０を伝搬する光の位相差を制御して、ＤＣドリフトを補償する。
【００２５】
ヒータ１２６は、例えば、ドリフト制御回路（不図示）に接続されて制御される。ドリフト制御回路は、例えば、ヒータ１２６に通電する電流にディザ信号を重畳して、並行導波路１０８を伝搬する光の位相を所定周期で所定量だけ変化させ、その結果生じる出射光の強度変化を（例えば、当該出力光を分岐して）フォトダイオード等（不図示）によりモニタし、当該出力光強度変化のうち上記ディザ信号と同じ周波数の成分が最小となるように、ヒータ１２６に通電する電流値（平均値）を制御することで、ＤＣドリフトを補償する。
【００２６】
図２は、マッハツェンダ型光変調器１００の裏面側の構成を示す斜視図である。ＬＮ基板１０２の裏面には、金属薄膜により構成されたヒータ２３０が形成されている。マッハツェンダ型光変調器１００では、ヒータ２３０に通電することにより、ＬＮ基板１０２の温度が、５０〜８０℃の範囲に制御される。ヒータ２３０は、例えば、基板温度制御回路（不図示）に接続される。当該基板温度制御回路は、例えば、基板１０２のいずれかの位置に設けられたサーミスタ等の温度測定素子（不図示）により基板１０２の温度をモニタし、当該モニタした温度が５０〜８０℃の範囲となるように、あるいは５０〜８０℃の範囲内の所定の温度となるように、ヒータ２３０への通電電流を制御する。
【００２７】
ヒータ２３０によりＬＮ基板１０２の温度を上記温度範囲まで上昇させることにより、基板１０２を構成するＬＮ結晶の導電性（電子の動き易さ）を高めることで、フォトリフラクティブ効果による電荷の再配置（再固定）を防止して、ＤＣドリフトの加速現象その他のフォトリフラクティブ効果に伴う種々の光学的現象の発生を防止することができる。
【００２８】
従来、ＬＮ結晶の導電性に関する活性化エネルギーは、０．１〜０．５ｅＶであるとされており（Wong, K. K. (Ed.). (2002). Properties of lithium niobate (No.28). IET.）、ＬＮ基板を８０℃以上に加熱して導電性を上げることによって、フォトリフラクティブ効果の発生が抑圧されることが知られている。したがって、ＬＮ基板を８０℃以上に加熱すれば、フォトリフラクティブ効果に起因するＤＣドリフトの発生は抑制される。しかしながら、その反面、ＬＮ基板の温度が上昇することに起因したＤＣドリフトの加速が顕著となり、当該ＤＣドリフトは温度上昇と共に大幅に加速される結果となる。
【００２９】
このため、ＬＮ基板を用いた光制御素子においては、基板温度上昇によるフォトリフラクティブ効果の抑制（従って、フォトリフラクティブ効果に起因するＤＣドリフトの抑制）と、当該温度上昇に起因するＤＣドリフトの加速とのトレードオフを考慮して、両者を実用に耐え得るレベルにバランスさせるべく、ＬＮ基板の温度範囲を如何に設定するかが極めて重要となる。
【００３０】
本発明の発明者は、ＬＮ基板におけるフォトリフラクティブ効果の発生とその回避条件についての研究において、従来０．１〜０．５ｅＶとされていたＬＮ結晶の導電性についての活性化エネルギーが、実際には０．８〜１．２ｅＶの範囲にあることを見出した。本研究成果によれば、例えば通信波長帯の光パワー１００ｍＷの入射光に対しては、ＬＮ基板を５５℃に加熱することで、当該光入射に伴うフォトリフラクティブ効果の発生を、ほぼ完全に回避することができる。そして、本発明の発明者は、上記研究成果に基づき、ＬＮ基板を５０〜８０℃の範囲に設定することで、フォトリフラクティブ効果の発生とＤＣドリフトの加速の両者を、実用レベルまで抑圧することが可能であるとの知見を得た。
【００３１】
本発明は、上記知見に基づいて為されたものであり、上記実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１００では、基板温度調整素子であるヒータ２３０により、ＬＮ基板１０２の温度が５０〜８０℃の範囲に制御される。このため、マッハツェンダ型光変調器１００においては、高パワー光が入射されることによるフォトリフラクティブ効果の発生を効果的に抑制しつつ、ＬＮ基板１０２の温度上昇に伴うＤＣドリフトの加速も、（少なくとも、フォトリフラクティブ効果の抑制のために従来必要とされていた８０℃以上の温度範囲に比べて）実用レベルまで抑圧することができる。
【００３２】
また、マッハツェンダ型光変調器１００におけるＤＣドリフトの補償は、バイアス電極等により並行導波路１０８、１１０に直流電界を印加して行うのではなく、並行導波路１０８に設けられた導波路温度調整素子であるヒータ１２６により、当該並行導波路１０８の少なくとも一部の屈折率を温度により変化させることで行う。このため、ヒータ２３０によるＬＮ基板１０２の温度制御によってはフォトリフラクティブ効果の発生を完全に抑圧できなかった場合でも、残留するフォトリフラクティブ効果と直流電界印加との相乗効果として発生し得るＤＣドリフトの加速は防止される。
【００３３】
なお、本実施形態では、ヒータ１２６を基板１０２上に直接形成するものとしたが、これに限らず、ＬＮ基板１０２とヒータ１２６との間にＳｉＯ２等の素材から成るバッファ層を設けるものとしても良い。これにより、ヒータ１２６を構成する金属材料により並行導波路１０８を伝搬する光が吸収されて損失を被るのを防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、一方の並行導波路１０８の一部にのみヒータ１２６を形成するものとしたが、これに限らず、並行導波路１１０の少なくとも一部にヒータを設けたり、並行導波路１０８、１１０の双方の少なくとも一部にそれぞれヒータを設けて、ＤＣドリフトを補償するものとしてもよい。
【００３５】
さらに、本実施形態では、ＬＮ基板１０２としてＸカットのＬＮ基板を用いる構成を示したが、これに限らず、ＺカットのＬＮ基板を用いるものとしてもよい。この場合には、ＲＦ電極は、２の並行導波路１０８、１１０に沿って所定の距離に亘り、当該並行導波路１０８、１１０の直上部にそれぞれ形成されるものとすることができ、接地電極は、各ＲＦ電極をその両側部から挟むように、当該ＲＦ電極に対し所定距離だけ離れて平行に形成されるものとすることができる。また、この場合には、ＬＮ基板１０２上にＳｉＯ２等の素材から成るバッファ層を形成し、当該バッファ層上にＲＦ電極及び接地電極を形成するものとしてもよい。これにより、ＲＦ電極及び接地電極を構成する金属材料により並行導波路１０８、１１０を伝搬する光が吸収されて損失を被るのを防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、導波路温度調整素子として金属薄膜から成るヒータ１２６を用いるものとしたが、これに限らず、任意の電気−熱変換素子を用いるものとすることができる。同様に、本実施形態では、基板温度調整素子として金属薄膜から成るヒータ２３０を用いるものとしたが、これに限らず、任意の電気−熱変換素子を用いるものとすることができる。例えば、ヒータ１２６、２３０に代わる電気−熱変換素子として、ペルチェ素子を用いることができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器について説明する。本実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器は、第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１００と同様の構成を有するが、ヒータ１２６、２３０に代えて、ペルチェ素子を用いる点が異なる。
【００３８】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の構成を示す斜視図である。尚、図３において、図１及び図２に示すマッハツェンダ型光変調器１００と同じ構成要素については、図１と同じ符号を用いて示すものとし、当該構成要素についての上述の説明を援用するものとする。
【００３９】
本実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器３００は、基板１０２上に形成された並行導波路１０８の一部に、ペルチェ素子３２６が設けられている。ペルチェ素子３２６は、第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１００のヒータ１２６と同様に、並行導波路１０８の一部の温度を変化させて当該並行導波路１０８の屈折率を変化させることにより、並行導波路１０８を伝搬する光の位相を変化させ、並行導波路１０８、１１０を伝搬する光の位相差を制御して、ＤＣドリフトを補償する。
【００４０】
ペルチェ素子３２６は、例えば、ドリフト制御回路（不図示）に接続されて制御される。ドリフト制御回路は、例えば、ペルチェ素子３２６に通電する電流にディザ信号を重畳して、出射導波路１１４から出射される出射光の強度変化のうち上記ディザ信号と同じ周波数の成分が最小となるように、ペルチェ素子３２６に通電する電流値を制御することで、ＤＣドリフトを補償する。
【００４１】
また、マッハツェンダ型光変調器３００は、基板温度調整素子としてペルチェ素子３３０を備え、ペルチェ素子３３０上にＬＮ基板１０２が配置されている。マッハツェンダ型光変調器３００では、ペルチェ素子３３０に通電することにより、ＬＮ基板１０２の温度が５０〜８０℃の範囲に制御される。ペルチェ素子３３０は、例えば、基板温度制御回路（不図示）に接続される。当該基板温度制御回路は、例えば、基板１０２のいずれかの位置に設けられたサーミスタ等の温度測定素子（不図示）により基板１０２の温度をモニタし、当該モニタした温度が５０〜８０℃の範囲となるように、あるいは５０〜８０℃の範囲内の所定の温度となるように、ペルチェ素子３３０への通電を制御する。
【００４２】
これにより、本実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器３００も、第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１００と同様に、基板温度が５０〜８０℃に制御されることにより、フォトリフラクティブ効果の発生が抑圧され、当該効果に起因するＤＣドリフトの発生が抑制されると共に、過剰な基板温度上昇によるＤＣドリフトの加速も回避されて、ＤＣドリフト量が実用上問題ないレベルまで効果的に抑制される。また、並行導波路に直流電界を印加することなく温度制御によってＤＣドリフトが補償されるので、上記基板温度制御によりフォトリフラクティブ効果が完全には抑制できない場合でも、残留するフォトリフラクティブ効果と直流電界印加の相乗効果として発生し得るＤＣドリフトの加速は防止される。
【００４３】
なお、ペルチェ素子３２６、３３０とＬＮ基板１０２との間の固定は、例えば、ＬＮ基板１０２上の当該固定部分に形成された金属膜とペルチェ素子３２６、３３０の固定面に形成された金属膜との間をハンダ等により接合して行うか、またはシリコーン系接着剤等の熱伝導性の良い接着剤を用いて行うことができる。
【００４４】
以上、説明したように、上述した実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器は、基板温度調整素子（例えば、ヒータ２３０やペルチェ素子３３０）によりＬＮ基板温度が５０〜８０℃の範囲に制御される。このため、高パワーの光が入射した場合のフォトリフラクティブ効果の発生を効果的に抑制して、当該効果に起因するＤＣドリフトの発生を抑制することができると共に、基板温度の過剰な上昇を回避して、基板温度上昇に起因するＤＣドリフトの加速現象も（フォトリフラクティブ効果の抑制のため従来必要とされていた８０℃以上の基板温度を採用する場合に比べて）抑制して、ＤＣドリフトを実用上問題ないレベルまで効果的に抑制することができる。
【００４５】
また、上記基板温度の制御と共に、並行導波路の少なくとも一部に設けられた導波路温度調整素子（例えば、ヒータ１２６やペルチェ素子３２６）によりＤＣドリフトを補償するので、上記基板温度制御によってはフォトリフラクティブ効果を完全に抑制しきれない場合でも、残留するフォトリフラクティブ効果と直流電界印加との相乗効果として発生し得るＤＣドリフトの加速を防止することができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、光制御素子としてマッハツェンダ型光変調器を示したが、これに限らず、本発明は、マッハツェンダ型光導波路や方向性結合器型導波路を用いた光制御素子（光変調器のみならず、光スイッチ等の他の機能素子を含む）についても、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００、３００・・・マッハツェンダ型光変調器、１０２・・・基板、１０４・・・入射導波路、１０６・・・分岐導波路、１０８、１１０・・・並行導波路、１１２・・・合波導波路、１１４・・・出射導波路、１２０・・・ＲＦ電極、１２２、１２４・・・接地電極、１２６・・・ヒータ、２３０・・・ヒータ、３２６、３３０・・・ペルチェ素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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