(57)【要約】【課題】差動型オープンコレクタドライバに接続した光変調器のマッハツェンダ型光変調器内における反射点を削減する、および終端抵抗での反射を抑制する。【解決手段】本発明は、差動型オープンコレクタドライバと、差動型オープンコレクタドライバに接続された１組のＲＦ電極を備えたマッハツェンダ型光変調器と、マッハツェンダ型光変調器に接続された終端抵抗とを備える光変調器であって、差動型オープンコレクタドライバの１組の差動出力端子と、１組のＲＦ電極の入力パッドとをそれぞれ接続する信号線が等長であり、１組のＲＦ電極の出力パッドと、終端抵抗の１組の抵抗にそれぞれ接続された１組の入力端子とをそれぞれ接続する信号線が等長であり、１組のＲＦ電極の間の中央線と、１組のＲＦ電極の入力パッドの間の中央線と、１組のＲＦ電極の出力パッドの間の中央線とは、略平行となるように電極が配置されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動型オープンコレクタドライバと、前記差動型オープンコレクタドライバに接続された１組のＲＦ電極を備えたマッハツェンダ型光変調器と、前記マッハツェンダ型光変調器に接続された終端抵抗とを備える光変調器であって、
前記差動型オープンコレクタドライバの１組の差動出力端子と、前記１組のＲＦ電極の入力パッドとをそれぞれ接続する信号線が等長であり、
前記１組のＲＦ電極の出力パッドと、前記終端抵抗の１組の抵抗にそれぞれ接続された１組の入力端子とをそれぞれ接続する信号線が等長であり、
前記１組のＲＦ電極の間の中央線と、前記１組のＲＦ電極の前記入力パッドの間の中央線と、前記１組のＲＦ電極の出力パッドの間の中央線とは、略平行となるように電極が配置されていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記光変調器の１組のＲＦ電極は、前記差動型オープンコレクタドライバの信号出力端面に対して垂直方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記マッハツェンダ型光変調器は、シングル電極構造のマッハツェンダ型光変調器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記マッハツェンダ型光変調器は、デュアル電極構造のマッハツェンダ型光変調器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器。
【請求項５】
前記マッハツェンダ型光変調器の光導波路は、シリコンで形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項６】
前記差動型オープンコレクタドライバは２組以上の差動出力端子を備え、
前記マッハツェンダ型光変調器は、前記２組以上の差動出力端子にそれぞれ接続された２組以上のＲＦ電極を備え、
前記終端抵抗は、前記２組以上のＲＦ電極にそれぞれ接続された２組以上の抵抗を備え、
前記光変調器の２組以上のＲＦ電極は、前記ドライバＩＣの信号出力端面に対して垂直方向に配置され、
前記光変調器の２つ以上のＲＦ電極は、高周波伝送線路が直線の形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムや光情報処理システムにおいて用いられる光変調器に関し、より詳細には、変調器駆動ドライバＩＣと集積された、低消費電力で、周波数特性に優れた、光変調器を提供するための構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器は、光導波路に入射した光を２つの光導波路に１：１の強度で分岐し、分岐した光を一定の長さ伝搬させた後に、再度合波させる構造を持つ。２つに分岐された光導波路に設けられた位相変調部により、光導波路に入射した２つの光の位相を変化させ、２つの光が合波されるときの光の干渉条件を変え、光の強度及び位相を変調することができる。
【０００３】
マッハツェンダ型光変調器において、光導波路を構成する材料として、ＬｉＮｂＯ3等の誘電体、又はＩｎＰ、ＧａＡｓ及びＳｉ（シリコン）等の半導体が用いられる。これらの材料により構成された光導波路近傍に電極を配置して、電極に変調電気信号を入力して光導波路に電圧を印加することで、光導波路を伝搬する光の位相を変化させる。
【０００４】
光の位相を変化させる原理としては、ＬｉＮｂＯ3においてはポッケルス効果、ＩｎＰ、ＧａＡｓにおいてはポッケルス効果や量子閉じ込めシュタルク効果（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  Ｓｔａｒｋ  Ｅｆｆｅｃｔ：ＱＣＳＥ）が主に用いられ、Ｓｉにおいてキャリアプラズマ効果が主に用いられる。
【０００５】
高速で低消費電力な光通信を行うためには、変調速度が速く、駆動電圧の低い光変調器が必要となる。１０Ｇｂｐｓ以上の高速で、数ボルトの振幅電圧での光変調を行うためには、高速の電気信号と位相変調器の中を伝搬する光の速度とを整合させ、伝搬させながら相互作用を行うようにする進行波電極が必要となる。進行波電極で電極の長さを数ミリメートルから数十ミリメートルにした光変調器が実用化されている（例えば非特許文献１）。進行波電極を使用した光変調器においては、電気信号や光導波路を伝搬する光の強度を落とさずに伝搬することができるよう、低損失で反射の少ない電極構造および光導波路構造が求められる。
【０００６】
また、マッハツェンダ型光変調器には、光導波路をＳｉにより構成したＳｉ光変調器がある。Ｓｉ光変調器は、Ｓｉ基板の表面を熱酸化した酸化膜（ＢＯＸ）層上にＳｉの薄膜を張り付けたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板から構成される。ＳＯＩ層を光が導波できるように、酸化膜（ＢＯＸ）層上にＳｉ薄膜を細線に加工した後、ｐ型及びｎ型の半導体となるように細線のＳｉ薄膜にドーパントを注入し、光のクラッド層となるＳｉＯ2の堆積、電極の形成等を行い作製する。このとき、光導波路は光損失が小さくなるように設計・加工する必要がある。光の損失発生を小さく抑えるとともに、高速電気信号の反射や損失を小さく抑えるように、ｐ型及びｎ型のドーピング、並びに電極の作成を行う必要がある。
【０００７】
図１は、従来のＳｉ光変調器の基本となる光導波路１００の光の導波方向に垂直の方向の断面を示す図である。図１の光導波路１００は、ＳｉＯ2クラッド層１１０と、ＳｉＯ2クラッド層１１０上に形成されたＳｉ層１２０と、Ｓｉ層１２０上に形成されたＳｉＯ2クラッド層１３０を備える。
【０００８】
Ｓｉ層１２０は、光を閉じ込めるために厚さに差があるリブ導波路と呼ばれる構造を取っており、中央の厚い部分のコア層となるリブ部１０１と、リブ部１０１の両側のスラブ部１０２及びスラブ部１０３とから構成される。リブ部１０１は、周囲のＳｉＯ2クラッド層１１０及び１３０との屈折率差を利用して紙面垂直方向に伝搬する光を閉じ込めている。
【０００９】
Ｓｉ層１２０のスラブ部１０２の、リブ部１０１と反対側の端部は、高濃度ｐ型半導体領域１２３となり、Ｓｉ層１２０のスラブ部１０３の、リブ部１０１と反対側の端部は、高濃度ｎ型半導体領域１２４となる。また、Ｓｉ層１２０のスラブ部１０２のリブ部１０１側と、リブ部１０１のスラブ部１０２側とは、中濃度ｐ型半導体領域１２１となる。また、Ｓｉ層１２０のスラブ部１０３のリブ部１０１側と、リブ部１０１のスラブ部１０３側とは、中濃度ｎ型半導体領域１２２となる。
【００１０】
高濃度ｐ型半導体領域１２３と中濃度ｐ型半導体領域１２１との境界は接しており、高濃度ｎ型半導体領域１２４と中濃度ｎ型半導体領域１２２との境界も接している。これらの境界は重なり合ってドーピングがなされていても良い。また、リブ部１０１は、中濃度ｐ型半導体領域１２１と中濃度ｎ型半導体領域１２２とが接するｐｎ接合構造となる。また、他の例として中濃度ｐ型半導体領域１２１と中濃度ｎ型半導体領域１２２との間にｉ型（真性）半導体領域が挟まれたｐｉｎ接合構造としてもよい。
【００１１】
図１に図示はないが高濃度ｐ型半導体領域１２３に接する金属電極及び高濃度ｎ型半導体領域１２４に接する金属電極を設け、ｐｎ接合部に金属電極よりＲＦ（高周波）の変調電気信号とともに逆バイアス電界（図１では右から左）を印加する。これにより、光導波路１００のコア層内部のキャリア密度を変化させ、光導波路の屈折率を変えて（キャリアプラズマ効果）、光の位相を変調することができる。
【００１２】
導波路寸法はコア／クラッドとなる材料の屈折率に依存するため、一意には決定できないが、図１に記載のような光導波路１００のリブ部（コア層）とスラブ部１０２及び１０３を備えるリブ導波路の構造とした場合の一例を挙げると、リブ部１０１の幅（導波路コア幅）４００〜６００（ｎｍ）×高さ１５０〜３００（ｎｍ）×スラブ部の厚さ５０〜２００（ｎｍ）×長さ数（ｍｍ）程度になる。
【００１３】
図２は、従来のＳｉ光変調器２００を示す平面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ´における断面図である。図２のＳｉ光変調器２００は、シングル電極と呼ばれる構造のマッハツェンダ型光変調器であり（例えば非特許文献２参照）、入力光導波路２１１と、入力光導波路２１１からの光が分岐されて導波される光導波路２１２及び２１３と、光導波路２１２からの光と光導波路２１３からの光とを合波する出力光導波路２１４とを備える。光導波路２１２の基板縁側の脇には差動の変調電気信号（ＲＦ信号）を入力するための高周波線路（ＲＦ電極）２２１が形成され、光導波路２１３の基板縁側の脇にも差動のＲＦ信号）を入力するためのＲＦ電極２２２が形成され、光導波路２１２と２１３との間には共通のバイアス電圧を印加するためのＤＣ電極２２３が形成される。光導波路２１２及び２１３は、図１の光導波路１００と同様の断面構造を持つ光導波路を左右対称に２つ並べた構造をしている。
【００１４】
入力光導波路２１１からの光が、光導波路２１２と２１３とに分岐される。光導波路２１２を導波する光は、ＲＦ電極２２１とＤＣ電極２２３との間に印加される変調電気信号（ＲＦ信号）により位相変調され、光導波路２１３を導波する光は、ＲＦ電極２２２とＤＣ電極２２３の間に印加される変調電気信号（ＲＦ信号）により位相変調される。光導波路２１２及び光導波路２１３を導波する位相変調された光は、結合されて出力光導波路２１４から出力される。
【００１５】
図３を参照すると、Ｓｉ光変調器２００は、ＳｉＯ2クラッド層１１０と、ＳｉＯ2クラッド層１１０上に形成されたＳｉ層１２０と、Ｓｉ層１２０上に形成されたＳｉＯ2クラッド層１３０を備える。
【００１６】
Ｓｉ層１２０は、第１のコア層となる第１のリブ部１０１−１と、第２のコア層となる第２のリブ部１０１−２と、第１のリブ部１０１−１の第２のリブ部１０１−２とは反対側に配置された第１のスラブ部１０２−１と、第２のリブ部１０１−２の第１のリブ部１０１−１とは反対側に配置された第２のスラブ部１０２−２と、第１のリブ部１０１−１と第２のリブ部１０１−２との間に配置された第３のスラブ部１０３とから構成される。
【００１７】
Ｓｉ層１２０の第１のスラブ部１０２−１の、第１のリブ部１０１−１と反対側は、高濃度ｐ型半導体領域１２３−１となり、第３のスラブ部１０３の、第１のリブ部１０１−１と反対側は、高濃度ｎ型半導体領域１２４となる。また、第１のスラブ部１０２−１の第１のリブ部１０１−１側と、第１のリブ部１０１−１の第１のスラブ部１０２−１側とは、中濃度ｐ型半導体領域１２１−１となる。また、第３のスラブ部１０３の第１のリブ部１０１−１側と、第１のリブ部１０１−１の第３のスラブ部１０３側とは、中濃度ｎ型半導体領域１２２−１となる。
【００１８】
一方で、Ｓｉ層１２０の第２のスラブ部１０２−２の、第２のリブ部１０１−２と反対側の端部は、高濃度ｐ型半導体領域１２３−２となり、第３のスラブ部１０３の、第２のリブ部１０１−２と反対側の端部は、高濃度ｎ型半導体領域１２４となる。また、第２のスラブ部１０２−２の第２のリブ部１０１−２側と、第２のリブ部１０１−２の第２のスラブ部１０２−２側とは、中濃度ｐ型半導体領域１２１−２となる。また、第３のスラブ部１０３の第２のリブ部１０１−２側と、第２のリブ部１０１−２の第３のスラブ部１０３側とは、中濃度ｎ型半導体領域１２２−２となる。
【００１９】
ＲＦ電極２２１は、高濃度ｐ型半導体領域１２３−１に接しており、ＲＦ電極２２２は高濃度ｐ型半導体領域１２３−２に接しており、ＤＣ電極２２３は高濃度ｎ型半導体領域１２４に接している。ＤＣ電極２２３にＲＦ電極２２１及び２２２に対してプラスの電圧を印加することで、ＤＣ電極２２３の両脇の２つのｐｎ接合部に逆バイアスを印加することができる。
【００２０】
図４は、従来の光変調器４００を示す平面図である。また、図５は、図４のＢ−Ｂ´における断面図である。図４の光変調器４００は、デュアル電極と呼ばれる構造のＳｉマッハツェンダ型光変調器であり、入力光導波路４１１と、入力光導波路４１１からの光が分岐されて導波される光導波路４１２及び４１３と、光導波路４１２からの光と光導波路４１３からの光とを合波する出力光導波路４１４とを備える。光導波路４１２の基板中心側の脇には差動のＲＦ信号を入力するためのＲＦ電極４２１が形成され、光導波路４１３の基板中心側の脇にも差動のＲＦ信号を入力するためのＲＦ電極４２２が形成される。また、光導波路４１２の基板縁側の脇にはグラウンド電極４２３が形成され、光導波路４１３の基板縁側の脇にもグラウンド電極４２４が形成される。また、ＲＦ電極４２１と４２２との間にはグラウンド電極４２５が形成される。光導波路４１２及び４１３は、図１の光導波路１００と同様の断面構造を持つ光導波路を左右対称に２つ並べた構造をしている。
【００２１】
入力光導波路４１１からの光が、光導波路４１２と４１３とに分岐される。光導波路４１２を導波する光は、ＲＦ電極４２１とグラウンド電極４２３との間に印加される変調電気信号（ＲＦ信号）により位相変調され、光導波路４１３を導波する光は、ＲＦ電極４２２とグラウンド電極４２４の間に印加される変調電気信号（ＲＦ信号）により位相変調される。光導波路４１２及び光導波路４１３を導波する位相変調された光は、結合されて出力光導波路４１４から出力される。
【００２２】
図５を参照すると、光変調器４００は、ＳｉＯ2クラッド層４１０と、ＳｉＯ2クラッド層４１０上に形成されたＳｉ層４２０と、Ｓｉ層４２０上に形成されたＳｉＯ2クラッド層４３０を備える。
【００２３】
Ｓｉ層４２０は、第１のコア層となる第１のリブ部１０１−１と、第１のリブ部１０１−１の基板縁側に配置された第１のスラブ部１０２−１と、第１のリブ部１０１−１の基板中心側に配置された第２のスラブ部１０３−１とから構成される。
【００２４】
Ｓｉ層４２０の第１のスラブ部１０２−１の、第１のリブ部１０１−１と反対側は、高濃度ｐ型半導体領域１２３−１となり、第２のスラブ部１０３−１の、第１のリブ部１０１−１と反対側は、高濃度ｎ型半導体領域１２４−１となる。また、第１のスラブ部１０２−１の第１のリブ部１０１−１側と、第１のリブ部１０１−１の第１のスラブ部１０２−１側とは、中濃度ｐ型半導体領域１２１−１となる。また、第２のスラブ部１０３−１の第１のリブ部１０１−１側と、第１のリブ部１０１−１の第２のスラブ部１０３−１側とは、中濃度ｎ型半導体領域１２２−１となる。
【００２５】
ＲＦ電極４２１は、高濃度ｎ型半導体領域１２４−１に接しており、グラウンド電極４２３は高濃度ｐ型半導体領域１２３−１に接している。グラウンド電極４２５は半導体層には接していないが、ＲＦ電極４２１に対してグラウンド電極４２３および４２５でＧＳＧの高周波伝送線路を形成することで、特性インピーダンスの調整、伝送特性の向上を行うことができる。また、ＲＦ電極がグラウンド電極に囲われているため、信号の漏洩が少なく、クロストークや伝播損失の少ない光変調器を形成することが可能となる。
【００２６】
Ｓｉ光変調器の高周波伝送線路としての特性インピーダンスは、Ｓｉ層のｐｎ接合部の容量が大きく影響する。このため、シングル電極のＳｉマッハツェンダ型光変調器の特性インピーダンスは、シングルエンドでは２５Ω程度であり、差動駆動とすることで５０Ω程度にすることができる。一方、デュアル電極のＳｉマッハツェンダ型光変調器は、特性インピーダンスの調整が比較的容易であり、シングルエンドで５０Ω程度、差動駆動で１００Ω程度にすることが可能であり、シングル電極のＳｉ光変調器よりも高い特性インピーダンスとすることができる。
【００２７】
大容量・低消費電力の光通信を行うためには、高速で光を変調することが可能な光変調器、および消費電力が低い変調器駆動ドライバＩＣが必要となる。図２に記載のシングル電極のＳｉマッハツェンダ型光変調器の特性インピーダンスは、シングルエンドで２５Ω程度、差動駆動とすることで５０Ω程度になるが、一般的な変調器駆動ドライバＩＣであるバックターミネーション型のドライバは、測定器が一般的にシングルエンド５０Ω、差動１００Ωであるため、送端抵抗に５０Ωの抵抗を入れて５０Ω出力としている。このため、シングルエンドで出力された５０Ωのドライバ信号を５０Ωの差動信号に変換する、不平衡−平衡変換回路（バラン回路）等が必要となる。
【００２８】
一方、オープンコレクタドライバは、送端抵抗がなく、どのようなインピーダンスの光変調器でも接続することが可能である。このため、オープンコレクタドライバを使用すると、送端抵抗で消費される電力が削減できるとともに、差動駆動のドライバＩＣを利用することができ、電力効率の高い、低消費電力な光変調器を提供することができる。
【００２９】
図６は、一般的なオープンコレクタドライバの構成を示す回路図である。図６のオープンコレクタドライバ６００は、最終段トランジスタ６０１と、トランジスタ６０１のベース（ゲート）に接続された入力端子６０２と、トランジスタ６０１のコレクタ（ドレイン）に接続された出力端子６０３と、トランジスタ６０１のエミッタ（ソース）に接続された抵抗６０４と、抵抗６０４に接続された電流源６０５と、電流源６０５に接続されたグランド端子６０６とを備える。出力端子６０３は被駆動体６１０に接続されている。
【００３０】
オープンコレクタドライバ６００は、一般にバックターミネーション型のドライバと比べて送端抵抗で消費される電力が削減されるため、電力効率が高いという事が知られている（たとえば非特許文献３）。また接続される被駆動体６１０のみがトランジスタ６０１の負荷として扱われる。従ってバックターミネーション型ドライバのように被駆動体を送端抵抗のインピーダンスに合わせて設計する必要が無く、被駆動体の設計自由度が高い事が知られている。
【００３１】
一方でコレクタ端子である出力端子６０３は解放されているため、被駆動体６１０からみたオープンコレクタドライバ６００は非常に高いインピーダンスになっている。このため被駆動体６１０をオープンコレクタドライバ６００に接続した場合、被駆動体６１０に対してオープンコレクタドライバ６００は高インピーダンスとなり、オープンコレクタドライバ６００へのＲＦ信号入力は出力端子６０３において大きく反射する。また、オープンコレクタドライバ６００に対して被駆動体６１０は低インピーダンスになっているためオープンコレクタドライバ６００から被接続体６１０への入力も、被駆動体６１０の接続点６１１で反射が起こる。従って両反射により入力信号の共振が起こり発振の原因となる。
【００３２】
この入力信号の反射の影響を抑えるために、被駆動体６１０とオープンコレクタドライバ６００の接続距離（図６の出力端子６０３と接続点６１１との間の距離）を、ＲＦ信号の波長より十分短くする必要がある（一般に１／１０〜１／２０程度）。接続距離をＲＦ信号の波長より十分短くした場合、被駆動体６１０はインピーダンスがどのような値であっても反射の影響なく駆動することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３３】
【非特許文献１】五井一宏，小田研二，日下裕幸，小川 憲介， Tsung-Yang Liow， Xiaoguang Tu， Guo-Qiang Lo， Dim-Lee Kwong，「Ｓｉ  Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒプッシュプル変調器の２０Ｇｂｐｓ二値位相変調特性」２０１２年電子情報通信学会ソサイエティ大会，Ｃ−３−５０，２０１２．
【非特許文献２】Po Dong,Long Chen,and Young-kai Chen, 「High-speed low-voltage single-drive push-pull silicon Mach-Zehnder modulators」 Opt. Express vol.20, no.6, pp.6163-6169, 2012.
【非特許文献３】N. Wolf, L. Yan, J.-H. Choi, T. Kapa, S. Wunsch, R. Klotzer, K.-O. Velthaus, H.-G. Bach, M. Schell, 「Electro-Optical Co-Design to Minimize Power Consumption of a 32 GBd Optical IQ-Transmitter Using InP MZ-Modulators」2015 IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICS 2015), H.3, pp.117, 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
図７は、マッハツェンダ型光変調器に差動型オープンコレクタドライバを接続した光変調器の構成を示す平面図である。差動型オープンコレクタドライバ７１０の差動出力端子７１１にはマッハツェンダ型光変調器７２０の高周波伝送線路（ＲＦ電極）７２１の入力パッド７２３と接続されており、差動出力端子７１２にはＲＦ電極７２２の入力パッド７２４と接続されている。マッハツェンダ型光変調器７２０のＲＦ電極７２１は、終端抵抗７３０の入力端子７３４を介して抵抗７３１が接続され、ＲＦ電極７２２は、終端抵抗７３０の入力端子７３５を介して抵抗７３２が接続される。このとき差動型オープンコレクタドライバ７１０の被駆動体は、ＲＦ電極７２１および７２２、並びに抵抗７３１および７３２になる。また、オープンコレクタドライバ７１０の動作点に合わせるため、ＲＦ電極７２１および７２２と抵抗７３１および７３２へは、端子７３３において電位（Ｖｃｃ）を与えている。
【００３５】
マッハツェンダ型光変調器７２０のＲＦ電極７２１および７２２の特性インピーダンスと、抵抗７３１および７３２のインピーダンスとが一致している場合は、オープンコレクタドライバ７１０からの入力信号の反射点はＲＦ電極７２１の入力パッド７２３およびＲＦ電極７２２の入力パッド７２４となる。この場合、オープンコレクタドライバ７１０とＲＦ電極７２１および７２２との間の接続距離（差動出力端子７１１と入力パッド７２３との間の距離、および差動出力端子７１２と入力パッド７２４との間の距離）を、ＲＦ電極７２１および７２２に印加するＲＦ信号の波長より十分短くすることで、入力パッド７２３および７２４における反射の影響を抑えることが出来る。このとき、ＲＦ電極７２１および７２２の特性インピーダンスと抵抗７３１および７３２のインピーダンスとは、整合していればどんな値をもっても良い。
【００３６】
一方で、ＲＦ電極７２１および７２２の特性インピーダンスと、抵抗７３１および７３２のインピーダンスとが不一致であった場合、およびＲＦ電極７２１および７２２の途中で反射の起きる構造である場合、またはＲＦ電極７２１および７２２に構造上の欠陥である欠陥部７２７があった場合は、ドライバからの信号反射点は抵抗７３１および７３２、およびＲＦ電極７２１および７２２の途中の構造的な反射点、または欠陥部７２７となる。
【００３７】
一般に、マッハツェンダ型光変調器のＲＦ電極はｍｍオーダーを超える長さのため、反射による共振が起こる距離（差動出力端子７１１と欠陥部７２７または入力端子７３４との間の距離、および差動出力端子７１２と入力端子７３５との間の距離、または差動出力端子７１１および７１２とＲＦ電極７２１および７２２の途中の構造的な反射点との間の距離など）がＲＦ信号の波長より十分短くならない。従って、ＧＨｚ帯のＲＦ信号を入力すると、差動出力端子７１１と入力端子７３４との間において、ＲＦ電極７２１の途中の欠陥部７２７における信号の反射と、差動出力端子７１１における信号の反射などとの間で共振が起きてしまう。反射による共振が起きた場合、ＲＦ電極７２１（および７２２）を伝播する高周波信号には、エネルギーの漏洩、反射の増大や透過損失の増大などの伝搬特性の劣化が生じる。さらに、特定の周波数で発生する共振は、オープンコレクタドライバ７１０内での反射量の変動をおこし、ドライバＩＣの意図しない発振による異常動作、ノイズの増大などの原因となる。従って、マッハツェンダ型光変調器７２０のＲＦ電極７２１および７２２の特性インピーダンスの値と抵抗７３１および７３２のインピーダンスの値とは完全に整合し、かつＲＦ電極７２１および７２２と抵抗７３１および７３２との間には反射点がないことが望ましい。
【００３８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、差動出力のオープンコレクタドライバに接続したマッハツェンダ型光変調器の位相変調部内における反射点を削減すること、および終端抵抗での反射を抑制することで、周波数応答特性の劣化、ドライバ特性の劣化を抑えたマッハツェンダ型光変調器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、差動型オープンコレクタドライバと、前記差動型オープンコレクタドライバに接続された１組のＲＦ電極を備えたマッハツェンダ型光変調器と、前記マッハツェンダ型光変調器に接続された終端抵抗とを備える光変調器であって、前記オープンコレクタドライバの１組の差動出力端子と、前記１組のＲＦ電極の入力パッドとをそれぞれ接続する信号線が等長であり、前記１組のＲＦ電極の出力パッドと、前記終端抵抗の１組の抵抗にそれぞれ接続された１組の入力端子とをそれぞれ接続する信号線が等長であり、前記１組のＲＦ電極の間の中央線と、前記１組のＲＦ電極の前記入力パッドの間の中央線と、前記１組のＲＦ電極の出力パッドの間の中央線とは、略平行となるように電極が配置されていることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様の光変調器であって、前記マッハツェンダ型光変調器の１組のＲＦ電極は、前記ドライバＩＣの信号出力端面に対して垂直方向に配置されていることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の第３の態様は、第１の態様の光変調器であって、前記マッハツェンダ型光変調器は、シングル電極構造のマッハツェンダ型光変調器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器。
【００４２】
また、本発明の第４の態様は、第１又は第２の態様の光変調器であって、前記マッハツェンダ型光変調器は、デュアル電極構造のマッハツェンダ型光変調器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器。
【００４３】
また、本発明の第５の態様は、第１乃至第４のいずれか１つの態様の光変調器であって、前記マッハツェンダ型光変調器の光導波路は、シリコンで形成されていることを特徴とする。
【００４４】
また、本発明の第６の態様は、第１乃至第５のいずれか１つの態様の光変調器であって、前記差動型オープンコレクタドライバは２組以上の差動出力端子を備え、前記マッハツェンダ型光変調器は、前記２組以上の差動出力端子にそれぞれ接続された２組以上のＲＦ電極を備え、前記終端抵抗は、前記２組以上のＲＦ電極にそれぞれ接続された２組以上の抵抗を備え、前記マッハツェンダ型光変調器の２組以上のＲＦ電極は、前記ドライバＩＣの信号出力端面に対して垂直方向に配置され、前記マッハツェンダ型光変調器の２つ以上のＲＦ電極は、高周波伝送線路が直線の形状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
本発明に係るマッハツェンダ型光変調器においては、反射量の変動によるドライバの意図しない発振による異常動作、ノイズの増大などのドライバ特性の劣化や、光変調器の周波数応答特性の劣化による高速変調時の波形品質の劣化を防ぐことができる。さらに、送信光信号内あるいは送信・受信間の信号のクロストークの増大などの悪影響を改善することを可能としている。このため、高周波特性に優れた、波形品質の良い、光変調器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来のＳｉ光変調器の基本となる光導波路の光の導波方向に垂直の方向の断面を示す図である。
【図２】従来のシングル電極マッハツェンダ型光変調器を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ´における断面図である。
【図４】従来のデュアル電極マッハツェンダ型光変調器を示す平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ´における断面図である。
【図６】従来のオープンコレクタドライバを示す回路構成図である。
【図７】差動型オープンコレクタドライバを使用したマッハツェンダ型光変調器を示す平面図である。
【図８】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を示す平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ´における断面図である。
【図１０】ＲＦ電極に屈曲部を設けて光の入出力部とＲＦ信号の入出力部を異なる箇所に配置した従来のマッハツェンダ型光変調器を示す平面図である。
【図１１】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を示す平面図である。
【図１２】図１１のＤ−Ｄ´における断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施形態の変形例に係るマッハツェンダ型光変調器を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００４８】
［第１の実施形態］
図８は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す平面図である。図８の光変調器８００は、差動型オープンコレクタドライバ８１０と、差動型オープンコレクタドライバ８１０に接続されたシングル電極のＳｉマッハツェンダ型光変調器８２０と、マッハツェンダ型光変調器８２０に接続された終端抵抗８３０とを備える。マッハツェンダ型光変調器８２０は、入力光導波路８０１と、入力光導波路８０１からの光が分岐されて導波される光導波路８０２及び８０３と、光導波路８０２からの光と光導波路８０３からの光とを合波する出力光導波路８０４とを備える。
【００４９】
光導波路８０２の基板縁側の脇には差動の変調電気信号（ＲＦ信号）を入力するための高周波線路（ＲＦ電極）８２１が形成され、光導波路８０３の基板縁側の脇にも差動のＲＦ信号を入力するためのＲＦ電極８２２が形成される。また、光導波路８０２と８０３との間には共通のバイアス電圧を印加するためのＤＣ電極８２３が形成される。ＲＦ電極８２１の差動型オープンコレクタドライバ８１０側には入力パッド８２４が形成され、差動型オープンコレクタドライバ８１０の差動出力端子８１１と信号線（ワイヤ）８４１により接続されている。ＲＦ電極８２１の終端抵抗８３０側に出力パッド８２６が形成され、終端抵抗８３０の入力端子８３４と信号線８４３により接続されている。ＲＦ電極８２２の差動型オープンコレクタドライバ８１０側には入力パッド８２５が形成され、差動型オープンコレクタドライバ８１０の差動出力端子８１２と信号線８４２により接続されている。ＲＦ電極８２２の終端抵抗８３０側に出力パッド８２７が形成され、終端抵抗８３０の入力端子８３５と信号線８４４により接続されている。
【００５０】
終端抵抗８３０の入力端子８３４は抵抗８３１を介して端子８３３に接続され、入力端子８３５は抵抗８３２を介して端子８３３に接続されている。端子８３３は、差動型オープンコレクタドライバ８１０の動作点に合わせるため、ＲＦ電極８２１および８２２と抵抗８３１および８３２へ電位（ＶＣＣ）を与えている。
【００５１】
図９は、マッハツェンダ型光変調器８２０のＣ−Ｃ´における断面図である。図９を参照すると、マッハツェンダ型光変調器８２０は、ＳｉＯ2クラッド層９１０と、ＳｉＯ2クラッド層９１０上に形成されたＳｉ層９２０と、Ｓｉ層９２０上に形成されたＳｉＯ2クラッド層９３０とを備える。
【００５２】
また、Ｓｉ層９２０は、第１のコア層となる第１のリブ部９２１−１と、第２のコア層となる第２のリブ部９２１−２と、第１のリブ部９２１−１の第２のリブ部９２１−２とは反対側に配置された第１のスラブ部９２２−１と、第２のリブ部９２１−２の第１のリブ部９２１−１とは反対側に配置された第２のスラブ部９２２−２と、第１のリブ部９２１−１と第２のリブ部９２１−２との間に配置された第３のスラブ部９２３とから構成される。
【００５３】
また、マッハツェンダ型光変調器８２０のＳｉ層９２０の第１のスラブ部９２２−１の、第１のリブ部９２１−１と反対側は、高濃度ｐ型半導体領域９４３−１となり、第３のスラブ部９２３の、第１のリブ部９２１−１と反対側は、高濃度ｎ型半導体領域９４４となる。また、第１のスラブ部９２２−１の第１のリブ部９２１−１側と、第１のリブ部９２１−１の第１のスラブ部９２２−１側とは、中濃度ｐ型半導体領域９４１−１となる。また、第３のスラブ部９２３の第１のリブ部９２１−１側と、第１のリブ部９２１−１の第３のスラブ部９２３側とは、中濃度ｎ型半導体領域９４２−１となる。
【００５４】
一方で、Ｓｉ層９２０の第２のスラブ部９２２−２の、第２のリブ部９２１−２と反対側の端部は、高濃度ｐ型半導体領域９４３−２となり、第３のスラブ部９２３の、第２のリブ部９２１−２と反対側は、高濃度ｎ型半導体領域９４４となる。また、第２のスラブ部９２２−２の第２のリブ部９２１−２側と、第２のリブ部９２１−２の第２のスラブ部９２２−２側とは、中濃度ｐ型半導体領域９４１−２となる。また、第３のスラブ部９２３の第２のリブ部９２１−２側と、第２のリブ部９２１−２の第３のスラブ部９２３側とは、中濃度ｎ型半導体領域９４２−２となる。
【００５５】
また、ＲＦ電極８２１は、高濃度ｐ型半導体領域９４３−１に接しており、ＲＦ電極８２２は高濃度ｐ型半導体領域９４３−２に接しており、ＤＣ電極８２３は高濃度ｎ型半導体領域９４４に接している。ＤＣ電極８２３にＲＦ電極８２１及び８２２に対してプラスの電圧を印加することで、ＤＣ電極８２３の両脇の２つのｐｎ接合部に逆バイアスを印加することができる。
【００５６】
オープンコレクタドライバを使用したマッハツェンダ型光変調器は、ＲＦ電極の特性インピーダンスと、終端抵抗のインピーダンスとが不一致であった場合、オープンコレクタドライバとＲＦ電極との接続点、およびＲＦ電極と終端抵抗と接続点の間で反射による共振が起きてしまう。また、オープンコレクタドライバとＲＦ電極との接続配線内またはＲＦ電極と終端抵抗と接続配線内等に高周波伝送線路の欠陥点などのＲＦ信号の反射点があった場合でも、その部分での反射と、オープンコレクタドライバとの接続端の反射を節とする高周波信号の共振を起こすことがある。
【００５７】
また、Ｓｉ光変調器は、光導波路の曲げ半径を１０μｍ程度と非常に小さくすることができるため、光の合分波回路や曲げ部分を小さく構成することができる。このため、光変調器の光入出力部は、オープンコレクタドライバや終端抵抗と異なる箇所に配置することが容易である。一方、ＬｉＮｂＯ3やＩｎＰなど、Ｓｉ以外の材料で構成された光変調器では、光導波路の曲げ半径を小さくすることが困難なため、光導波路は極力曲げず、ＲＦ電極を曲げることで、光の入出力部とＲＦ信号の入出力部を異なる箇所に配置する。図１０は、ＲＦ電極に屈曲部を設けて光の入出力部とＲＦ信号の入出力部を異なる箇所に配置したマッハツェンダ光変調器の構成を示す図である。
【００５８】
図１０の光変調器１０００は、マッハツェンダ型光変調器１０２０のＲＦ電極１０２１および１０２２の入力側に曲線部を設け、ＲＦ電極１０２１および１０２２の電極端および差動型オープンコレクタドライバ１０１０の差動出力端子１０１１および１０１２を入力光導波路１００１から離間させている。また、マッハツェンダ型光変調器１０２０のＲＦ電極１０２１および１０２２の出力側にも曲線部を設け、ＲＦ電極１０２１および１０２２の電極端および終端抵抗１０３０の入力端子１０３４および１０３５を出力光導波路１００４から離間させている。
【００５９】
しかし、マッハツェンダ型光変調器のＲＦ電極に曲線部が設けられ、高周波伝送線路が屈曲している場合、高周波伝送線路内の曲線部はＲＦ信号の反射点となり、その部分での反射と、オープンコレクタドライバとの接続端の反射を節とする高周波信号の共振を起こすことがある。さらに、差動信号を伝播させるマッハツェンダ型光変調器において、高周波伝送線路であるＲＦ電極に曲線部が有り、２本のＲＦ電極の長さに差があると、対になる差動信号の信号間に位相の差が生じる。信号間に位相差がある状態は、伝搬する差動信号に本来の差動信号である差動モードとノイズとなるコモンモードとの２つのモードが混在した状態であると考えることができる。差動モードとコモンモードとが混在した状態で長いＲＦ電極に信号を伝播させると、ＲＦ電極を屈曲した方向と逆方向に再度曲げて、伝搬線路長の差を解消しても、２つのモードでは伝搬速度が異なるため、コモンモードを消滅させることができなくなる。差動モードとコモンモードとでは特性インピーダンスの値が異なるため、終端抵抗においてコモンモードの反射が発生する。この反射が、オープンコレクタドライバとマッハツェンダ型光変調器との接続部における反射を節とする高周波信号の共振を起こすことがある。
【００６０】
このように、オープンコレクタドライバを使用したマッハツェンダ型光変調器は、差動型オープンコレクタドライバの信号の差動出力端子とＲＦ電極との間の反射が大きいため、ＲＦ電極上に別の反射点があるような場合、および終端抵抗における反射があると、信号の出力端子とＲＦの反射点との間において高周波信号の共振が起こり易い。
【００６１】
一方で、図８に記載の本実施形態の光変調器８００は、差動型オープンコレクタドライバ８１０とマッハツェンダ型光変調器８２０との接続点である差動出力端子８１１から、マッハツェンダ型光変調器８２０と終端抵抗８３０との接続点である入力端子８３４まで、高周波伝搬的に直線の形状になるように構成されている。また、差動型オープンコレクタドライバ８１０とマッハツェンダ型光変調器８２０との接続点である差動出力端子８１２から、マッハツェンダ型光変調器８２０と終端抵抗８３０との接続点である入力端子８３５まで、高周波伝搬的に直線の形状になるように構成されている。この部分について、ＲＦ電極内に曲がり部分がなく直線の形状になるように構成すると、高周波信号の伝播方向が常に一定方向になる。
【００６２】
さらには、コモンモードの発生を防ぐために、差動型オープンコレクタドライバ８１０の差動出力端子８１１とマッハツェンダ型光変調器８２０のＲＦ電極８２１の入力パッド８２４との距離、および差動出力端子８１２と入力パッド８２５との距離が等距離に配置されており、差動出力端子８１１と入力パッド８２４とを結ぶ信号線８４１、および差動出力端子８１２と入力パッド８２５とを結ぶ信号線８４２が等長である。また、マッハツェンダ型光変調器８２０のＲＦ電極の出力パッド８２６と終端抵抗８３０の入力端子８３４との距離、および出力パッド８２７と入力端子８３５との距離が等距離に配置されており、出力パッド８２６と入力端子８３４とを結ぶ信号線８４３、および出力パッド８２７と入力端子８３５とを結ぶ信号線８４４が等長である。そのため、ＲＦ電極８２１および８２２は、差動型オープンコレクタドライバ８１０の信号出力端面（差動出力端子８１１と８１２とを結ぶ線）に対して垂直方向に配置されている。
【００６３】
ここで、マッハツェンダ型光変調器８２０の位相変調部、マッハツェンダ型光変調器８２０の位相変調部以外の配線、差動型オープンコレクタドライバ８１０と接続するための入力パッド８２４および８２５、並びに終端抵抗８３０と接続するための出力パッド８２６および８２７は、特性インピーダンスを一定値に整合させるため、電極間隔および電極幅は適宜調整される。電極間隔および電極幅がそれぞれの領域で変更されるため、電極の外周や中心線は直線ではなくなるが、高周波信号の伝播方向が一定方向になっておれば、高周波伝搬的には直線であるということができる。
【００６４】
マッハツェンダ型光変調器８２０のＲＦ電極８２１および８２２は、高周波伝送線路の部分が直線になるように構成されているため、曲線部によるＲＦ信号の反射が生じない。さらに、ＲＦ電極に曲線部を設けた場合のように２本のＲＦ電極間での差動信号間の時間的なずれが発生しないため、コモンモードの発生を防止することができる。従って、これらの反射によるＲＦ信号の共振により、反射量の変動による、ドライバＩＣの意図しない発振による異常動作、ノイズの増大などのドライバ特性の劣化や、光変調器の周波数応答特性の劣化による、高速変調時の波形品質の劣化を防ぐことができる。さらに、送信光信号内あるいは送信・受信間の信号のクロストークの増大などの悪影響を改善することを可能としている。このため、高周波特性に優れた、波形品質の良い、光変調器を提供することができる。
【００６５】
［第２の実施形態］
図１１は本発明の第２の実施形態に係る光変調器の構成を示す平面図である。図１１の光変調器１１００は、差動型オープンコレクタドライバ１１１０と、差動型オープンコレクタドライバ１１１０に接続されたデュアル電極のＳｉマッハツェンダ型光変調器１１２０と、マッハツェンダ型光変調器に接続された終端抵抗１１３０とを備える。
【００６６】
マッハツェンダ型光変調器１１２０は、入力光導波路１１０１と、入力光導波路１１０１からの光が分岐されて導波される光導波路１１０２及び１１０３と、光導波路１１０２からの光と光導波路１１０３からの光とを合波する出力光導波路１１０４とを備える。
【００６７】
光導波路１１０２の基板中心側の脇には差動の変調電気信号（ＲＦ信号）を入力するための高周波伝送線路（ＲＦ電極）１１２１が形成され、光導波路１１０３の基板中心側の脇にも差動のＲＦ信号を入力するためのＲＦ電極１１２２が形成される。また、光導波路１１０２の基板縁側の脇にはグラウンド電極１１２３が形成され、光導波路１１０３の基板縁側の脇にもグラウンド電極１１２４が形成される。ＲＦ電極１１２１と１１２４との間にはグラウンド電極１１２５が形成される。ＲＦ電極１１２１の差動型オープンコレクタドライバ１１１０側には入力パッド１１２６が形成され、差動型オープンコレクタドライバ１１１０の差動出力端子１１１１と信号線１１４１により接続されている。ＲＦ電極１１２１の終端抵抗１１３１側に出力パッド１１２８が形成され、終端抵抗１１３０の入力端子１１３４と信号線１１４３により接続されている。ＲＦ電極１１２２の差動型オープンコレクタドライバ１１１０側には入力パッド１１２７が形成され、差動型オープンコレクタドライバ１１１０の差動出力端子１１１２と信号線１１４２により接続されている。ＲＦ電極１１２２の終端抵抗１１３０側に出力パッド１１２９が形成され、終端抵抗１１３０の入力端子１１３５と信号線１１４４により接続されている。
【００６８】
終端抵抗１１３０の入力端子１１３４は抵抗１１３１を介して端子１１３３に接続され、入力端子１１３５は抵抗１１３２を介して端子１１３３に接続されている。端子１１３３は、差動型オープンコレクタドライバ１１１０の動作点に合わせるため、ＲＦ電極１１２１および１１２２と抵抗１１３１および１１３２へ電位（Ｖｃｃ）を与えている。
【００６９】
図１２は、マッハツェンダ型光変調器１１２０のＤ−Ｄ´における断面図である。図１２を参照すると、マッハツェンダ型光変調器１１２０は、ＳｉＯ2クラッド層１２１０と、ＳｉＯ2クラッド層１２１０上に形成されたＳｉ層１２２０と、Ｓｉ層１２２０上に形成されたＳｉＯ2クラッド層１２３０とを備える。
【００７０】
また、Ｓｉ層１２２０は、第１のコア層となる第１のリブ部１２２１−１と、第１のリブ部９２１−１の基板縁側に配置された第１のスラブ部１２２２−１と、第１のリブ部１２２１−１の基板中心側に配置された第２のスラブ部１２２３−１とから構成される。
【００７１】
また、マッハツェンダ型光変調器１１２０のＳｉ層１２２０の第１のスラブ部１２２２−１の、第１のリブ部１２２１−１と反対側は、高濃度ｐ型半導体領域１２４３−１となり、第２のスラブ部１２２３−１の、第１のリブ部１２２１−１と反対側は、高濃度ｎ型半導体領域１２４４−１となる。また、第１のスラブ部１２２２−１の第１のリブ部１２２１−１側と、第１のリブ部１２２１−１の第１のスラブ部１２２２−１側とは、中濃度ｐ型半導体領域１２４１−１となる。また、第２のスラブ部１２２３−１の第１のリブ部１２２１−１側と、第１のリブ部１２２１−１の第２のスラブ部１２２３−１側とは、中濃度ｎ型半導体領域１２４２−１となる。
【００７２】
また、ＲＦ電極１１２１は、高濃度ｎ型半導体領域１２４４−１に接しており、グラウンド電極１１２３は高濃度ｐ型半導体領域１２４３−１に接している。グラウンド電極１１２５は半導体領域には接していないが、ＲＦ電極１１２１に対してグラウンド電極１１２３および１１２５でＧＳＧの高周波伝送線路を形成することで、特性インピーダンスの調整、伝送特性の向上を行うことができる。また、ＲＦ電極がグラウンド電極に囲われているため、信号の漏洩が少なく、クロストークや伝播損失の少ない光変調器を形成することが可能となる。
【００７３】
本実施形態の光変調器１１００は、差動型オープンコレクタドライバ１１１０とマッハツェンダ型光変調器１１２０との接続点である差動出力端子１１１１から、マッハツェンダ型光変調器１１２０と終端抵抗１１３０との接続点である入力端子１１３４まで、直線の形状になるように構成されている。また、差動型オープンコレクタドライバ１１１０とマッハツェンダ型光変調器１１２０との接続点である差動出力端子１１１２から、マッハツェンダ型光変調器１１２０と終端抵抗１１３０との接続点である出力端子１１３５まで、高周波伝搬的に直線の形状になるように構成されている。この部分について、ＲＦ電極内に曲がり部分がなく直線の形状になるように構成すると、高周波信号の伝播方向が常に一定方向になる。
【００７４】
マッハツェンダ型光変調器１１２０のＲＦ電極１１２１および１１２２は、直線になるように構成されているため、曲線部によるＲＦ信号の反射が生じない。さらに、ＲＦ電極に曲線部を設けた場合のように２本のＲＦ電極間での差動信号間の時間的なずれが発生しないため、コモンモードの発生を防止することができる。従って、これらの反射によるＲＦ信号の共振により、反射量の変動による、ドライバＩＣの意図しない発振による異常動作、ノイズの増大などのドライバ特性の劣化や、光変調器の周波数応答特性の劣化による、高速変調時の波形品質の劣化を防ぐことができる。さらに、送信光信号内あるいは送信・受信間の信号のクロストークの増大などの悪影響を改善することを可能としている。このため、高周波特性に優れた、波形品質の良い、光変調器を提供することができる。
【００７５】
［第３の実施形態］
図１３は本発明の第３の実施形態に係る光変調器の構成を示す平面図である。図１３の光変調器１３００は、差動型オープンコレクタドライバ１３１０と、差動型オープンコレクタドライバ１３１０に接続されたマッハツェンダ型光変調器アレイ１３２０と、マッハツェンダ型光変調器アレイ１３２０に接続された終端抵抗１３３０とを備える。
【００７６】
差動型オープンコレクタドライバ１３１０は、４組の差動出力端子１３１１−１〜１３１１−４および１３１２−１〜１３１２−４を備えている。マッハツェンダ型光変調器アレイ１３２０は、４つのシングル電極のマッハツェンダ型光変調器１３２０−１〜１３２０−４を備え、マッハツェンダ型光変調器１３２０−１〜１３２０−４のそれぞれは、第１の実施形態の光変調器８００のマッハツェンダ型光変調器８２０と同一の構成を有している。マッハツェンダ型光変調器１３２０−１は差動出力端子１３１１−１および１３１２−１に、マッハツェンダ型光変調器１３２０−２は差動出力端子１３１１−２および１３１２−２に、マッハツェンダ型光変調器１３２０−３は差動出力端子１３１１−３および１３１２−３に、マッハツェンダ型光変調器１３２０−４は差動出力端子１３１１−４および１３１２−４に、それぞれ接続されている。マッハツェンダ型光変調器１３２０−１は終端抵抗１３３０の入力端子１３３１−１および端子１３３２−１に接続されている。マッハツェンダ型光変調器１３２０−２は終端抵抗１３３０の入力端子１３３１−２および端子１３３２−２に接続されている。マッハツェンダ型光変調器１３２０−３は終端抵抗１３３０の入力端子１３３１−３および端子１３３２−３に接続されている。マッハツェンダ型光変調器１３２０−４は終端抵抗１３３０の入力端子１３３１−４および端子１３３２−４に接続されている。
【００７７】
本実施形態の光変調器１３００は、差動型オープンコレクタドライバ１３１０の差動出力端子１３１１−１〜１３１１−４から、終端抵抗１３３０の入力端子１３３１−１〜１３３１−４まで、直線の形状になるように構成されている。また、差動型オープンコレクタドライバ１３１０の差動出力端子１３１２−１〜１３１２−４から、終端抵抗１３３０の入力端子１３３２−１〜１３３２−４まで、直線の形状になるように構成されている。この部分について、ＲＦ電極内に曲がり部分がなく直線の形状になるように構成すると、高周波信号の伝播方向が常に一定方向になる。
【００７８】
マッハツェンダ型光変調器１３２０−１〜１３２０−４のＲＦ電極は、直線になるように構成されているため、曲線部によるＲＦ信号の反射が生じない。さらに、ＲＦ電極に曲線部を設けた場合のように２本のＲＦ電極間での差動信号間の時間的なずれが発生しないため、コモンモードの発生を防止することができる。従って、これらの反射によるＲＦ信号の共振により、反射量の変動による、ドライバＩＣの意図しない発振による異常動作、ノイズの増大などのドライバ特性の劣化や、光変調器の周波数応答特性の劣化による、高速変調時の波形品質の劣化を防ぐことができる。さらに、送信光信号内あるいは送信・受信間の信号のクロストークの増大などの悪影響を改善することを可能としている。このため、高周波特性に優れた、波形品質の良い、光変調器を提供することができる。
【００７９】
なお、図１３に示す光変調器は、シングル電極のマッハツェンダ型光変調器でも、デュアル電極のマッハツェンダ型光変調器でも構成することができる。
【００８０】
［変形例］
図１４は本発明の第１乃至第３の実施形態の変形例に係る光変調器を示す平面図である。図１４（ａ）の光変調器１４００は第１の変形例で、第１の実施形態の光変調器８００のＲＦ電極の入力パッド同士および出力パッド同士を離間させて配置させた例である。つまり、ＲＦ電極１４２１の入力パッド１４２３とＲＦ電極１４２２の入力パッド１４２４とを離間させ、またＲＦ電極１４２１の出力パッド１４２５とＲＦ電極１４２２の出力パッド１４２６とを離間させている。これにより、インピーダンスを整合させることができる。
【００８１】
図１４（ｂ）の光変調器１５００は第２の変形例で、第１の実施形態の光変調器８００の差動型オープンコレクタドライバ８１０に、差動出力端子の他にグラウンド端子が存在する例である。光変調器１５００の差動型オープンコレクタドライバ１５１０には、差動出力端子１５１１および１５１２と、グラウンド端子１５１３〜１５１５が設けられている。また、終端抵抗１５３０には、入力端子１５３１および１５３２と、グラウンド端子１５３３〜１５３５が設けられている。このような構成でも、差動出力端子とＲＦ電極の入力パッドとを接続する信号線が等長であり、およびＲＦ電極の出力パッドと終端抵抗の入力端子とを接続する信号線も等長であれば良い。
【００８２】
図１４（ｃ）の光変調器１６００は第３の変形例で、第１の実施形態の光変調器８００のＲＦ電極の入力パッドおよび出力パッドの位置を変更して配置させた例である。具体的には、マッハツェンダ型光変調器１６２０のＲＦ電極１６２１の入力パッド１６２３とＲＦ電極１６２２の入力パッド１６２４とを平行にシフトさせ、またＲＦ電極１６２１の出力パッド１６２５とＲＦ電極１６２２の出力パッド１６２６とを平行にシフトさせている。この第３の変形例、および前述の第１の変形例の場合、ＲＦ電極と入力パッドおよび出力パッドとの間に曲線部が存在することになるが、差動信号間の時間的なずれが発生しないように、光変調器の入力パッドおよび出力パッドを、ＲＦ電極から平行にシフトさせることにより、素子内の配置を調整することが可能となる。つまり、１組のＲＦ電極（１６２１および１６２２）の間の中央線と、１組のＲＦ電極の入力パッド（１６２３および１６２４）の間の中央線と、１組のＲＦ電極の出力パッド（１６２５および１６２６）の間の中央線とが、略平行となっていれば良い。
【００８３】
図１４（ｄ）の光変調器１７００は第４の変形例で、第２の実施形態の光変調器１１００の差動型オープンコレクタドライバ１１１０に、差動出力端子の他にグラウンド端子が存在する例である。光変調器１７００の差動型オープンコレクタドライバ１７１０には、差動出力端子１７１１および１７１２と、グラウンド用端子１７１３〜１７１５が設けられている。また、終端抵抗１７３０には、ＲＦ電極の入力端子１７３１および１７３２と、グラウンド端子１７３３〜１７３５が設けられている。マッハツェンダ型光変調器１７２０のＲＦ電極１７２１の入力パッドは差動出力端子１７１１と接続され、ＲＦ電極１７２１の出力パッドは終端抵抗１７３０の入力端子１７３１と接続されている。マッハツェンダ型光変調器１７２０のＲＦ電極１７２２の入力パッドは差動出力端子１７１２と接続され、ＲＦ電極１７２２の出力パッドは終端抵抗１７３０の入力端子１７３２と接続されている。マッハツェンダ型光変調器１７２０のグラウンド電極１７２３の入力パッドはグラウンド端子１７１３と接続され、グラウンド電極１７２３の出力パッドは終端抵抗１７３０の入力端子１７３３と接続されている。マッハツェンダ型光変調器１７２０のグラウンド電極１７２４の入力パッドはグラウンド端子１７１４と接続され、グラウンド電極１７２４の出力パッドは終端抵抗１７３０の入力端子１７３４と接続されている。マッハツェンダ型光変調器１７２０のグラウンド電極１７２５の入力パッドはグラウンド端子１７１５と接続され、グラウンド電極１７２５の出力パッドは終端抵抗１７３０の入力端子１７３５と接続されている。
【符号の説明】
【００８４】
１００、２１１〜２１４、４１１〜４１４、８０１〜８０４、１００１〜１００４、１１０１〜１１０４  光導波路
１０１、１０１−１、１０１−２、９２１−１、９２１−２、１２２１−１、１２２１−２  リブ部
１０２、１０２−１、１０２−２、１０３−１、１０３−２、９２２−１、９２２−２、９２３、１２２２−１、１２２２−２、１２２３−１、１２２３−２  スラブ部
１１０、１３０、４１０、４３０、９１０、９３０、１２１０、１２２０  Ｓｉクラッド層
１２０、４２０、９２０、１２２０  Ｓｉ層
１２０、１２１−１、１２１−２、９４１−１、９４１−２、１２４１−１、１２４１−２  中濃度ｐ型半導体領域
１２２、１２２−１、１２２−２、９４２−１、９４２−２、１２４２−１、１２４２−２  中濃度ｎ型半導体領域
１２３、１２３−１、１２３−２、９４３−１、９４３−２、１２４３−１、１２４３−２  高濃度ｐ型半導体領域
１２４、１２４−１、１２４−２、９４４、１２４４−１、１２４４−２  高濃度ｎ型半導体領域
２００、４００  光変調器
２２１、２２２、４２１、４２２、７２１、７２２、８２１、８２２、１０２１、１０２２、１１２１、１１２２、１４２１、１４２２、１６２１、１６２２、１７２１、１７２２  ＲＦ電極
２２３、８２３  ＤＣ電極
４２３〜４２５、１１２３〜１１２５、１７２３〜１７２５  グラウンド電極
６００  オープンコレクタドライバ
６０１  トランジスタ
６０２、６０３、６０６、７３３、８３３、１０３３、１１３３、  端子
６０４  抵抗
６０５  電流源
６１０  被駆動体
６１１  接続点
７１０、８１０、１０１０、１１１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１７１０  差動型オープンコレクタドライバ
７１１、７１２、８１１、８１２、１０１１、１０１２、１１１１、１１１２、１３１１−１〜１３１１−４、１３１２−１〜１３１２−４、１５１１、１５２２、１７１１、１７１２  差動出力端子
７２０、８２０、１０２０、１１２０、１３２０、１３２０−１〜１３２０−４、１４２０、１５２０、１６２０、１７２０  マッハツェンダ型光変調器
７２３、７２４、８２４、８２５、１１２６、１１２７、１４２３、１４２４、１６２３、１６２４  入力パッド
７２７  欠陥
７３０、８３０、１０３０、１１３０、１３３０、１４３０、１５３０、１６３０、１７３０  終端抵抗
７３１、７３２、８３１、８３２、１０３１、１０３２、１１３１、１１３２  抵抗
７３４、７３５、８３３、８３４、１０３４、１０３５、１１３４、１１３５、１３３１−１〜１３３１−４、１３３２−１〜１３３２−４、１５３１、１５３２、１７３１、１７３２  入力端子
８２６、８２７、１１２８、１１２９、１４２５、１４２６、１６２５、１６２６  出力パッド
８４１〜８３２、１１４１〜１１４４  信号線
１５２３〜１５２５、１５３３〜１５３５、１７１３〜１７１５、１７３３〜１７３５  グラウンド端子
【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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