(57)【要約】  本発明は、光デバイスに関し、入射光を第１の分岐比（ｐ：１−ｐ）で分岐する分岐部（３）と、この分岐部（３）により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部（４Ａ，４Ｂ）と、この位相調整部（４Ａ，４Ｂ）による位相調整後の各光を合波して第２の分岐比（ｑ：１−ｑ）で分岐する合波分岐部（５）とをそなえ、上記の第１の分岐比（ｐ：１−ｐ）及び第２の分岐比（ｑ：１−ｑ）の少なくとも一方を１：１以外の分岐比に予め設定する。これにより、異なる波長チャープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを実現することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を第１の分岐比で分岐する分岐部と、
該分岐部により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部と、
該位相調整部による位相調整後の各光を合波して第２の分岐比で分岐する合波分岐部とをそなえ、
上記の第１の分岐比及び第２の分岐比の少なくとも一方が１：１以外の分岐比に予め設定されていることを特徴とする、光デバイス。
【請求項２】
上記第１の分岐比をｐ：１−ｐ（０＜ｐ＜１）、上記第２の分岐比をｑ：１−ｑ（０＜ｑ＜１）、上記位相調整部での上記位相関係の調整による光の変調効率をａ：ｂ（ただし、ａ＋ｂ＝１）としたときに、上記分岐部の一方の入力部から光を入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（１）式で表される波長チャープ量α1-3を有し、他方の出力光が下記（２）式で表される波長チャープ量α1-4を有し、上記分岐部のもう一方の入力部から入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（３）式で表される波長チャープ量α2-3を有し、他方の出力光が下記（４）式で表される波長チャープ量α2-4を有することを特徴とする、請求項１記載の光デバイス。
【数９】
2006100719.tif 000010
【数１０】
2006100719.tif 000011
【数１１】
2006100719.tif 000012
【数１２】
2006100719.tif 000013
【請求項３】
上記第２の分岐比が１：１以外の場合、上記合波分岐部の出力光を選択する出力光選択部をさらにそなえたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
上記第１の分岐比が１：１以外の場合、上記分岐部の入力光を選択する入力光選択部をさらにそなえたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項５】
上記第１の分岐比が１：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が２：１に設定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
上記第１の分岐比が１：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が２：１に設定され、かつ、上記変調効率が２：１に設定されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の光デバイス。
【請求項７】
上記第１の分岐比が２：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が１：１に設定されていることを特徴とする、請求項１、２、４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項８】
上記第１の分岐比が２：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が１：１に設定され、かつ、上記変調効率が２：１に設定されていることを特徴とする、請求項２又は４に記載の光デバイス。
【請求項９】
上記１：１以外の分岐比に予め設定された上記分岐部又は合波分岐部での分岐比をＤＣ電圧により微調整する分岐比調整部をさらにそなえたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
上記分岐部で分岐後の２本の導波路のうち、少なくとも一方の導波路に損失を生じさせて、見かけ上、上記第１の分岐比を１：１以外とすることを特徴とする、請求項１、２、４、７、８、９のいずれか1項に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスに関し、特に、異なる波長チャープ量を選択することが可能な光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導波路構造のマッハツェンダ型光変調器としては、ＬｉＮｂＯ3〔ニオブ酸リチウム、リチウムナイオベート（ＬＮ）〕結晶やＬｉＴａＯ2〔タンタル酸リチウム（ＬＴ）〕結晶などの電気光学効果を有する結晶を、結晶方位のＺ軸方向にカットして切り出したＺカット基板を用いるものと、結晶方位のＸ軸方向にカットして切り出したＸカット基板を用いるものとが知られている。【０００３】
図１１Ａは従来のＺカット基板を用いた光変調器（Ｚカット変調器）の構成を示す模式的平面図、図１１Ｂは図１１ＡにおけるＡ−Ａ断面図、図１２Ａは従来のＸカット基板を用いた光変調器（Ｘカット変調器）の構成を示す模式的平面図、図１２Ｂは図１２ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。
まず、図１１Ａに示すように、Ｚカット変調器は、Ｚカット基板１００に、例えば、入射導波路１０１，入射側Ｙ分岐導波路１０２，並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂ，出射側Ｙ分岐導波路１０４及び出射導波路１０５をそなえるとともに、信号電極１０６及び接地電極１０７，１０８がパターニングされて構成される。【０００４】
このようなＺカット変調器は、結晶基板上の一部に金属膜を形成し熱拡散させる、あるいは、金属膜をパターニングした後に安息香酸中でプロトン交換するなどして導波路１０１，１０２，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４，１０５を形成した後、並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂ近傍に電極を設けることで形成される。
ただし、Ｚカット変調器は、Ｚ方向の電界による屈折率変化を利用するため、図１１Ｂに示すごとく、並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂの真上に電極１０６，１０８の一部がそれぞれ位置するよう配置される。【０００５】
これに対して、Ｘカット変調器も、図１２Ａに示すように、Ｘカット基板１００′に、例えば、入射導波路１０１，入射側Ｙ分岐導波路（分岐部）１０２，並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂ，出射側Ｙ分岐導波路（合波部）１０４及び出射導波路１０５をそなえるとともに、信号電極１０６及び接地電極１０７，１０８がパターニングされて構成されるが、Ｚ方向の電界による屈折率変化を利用するため、図１２Ｂに示すごとく、信号電極１０６と各接地電極１０７，１０８との間にそれぞれ並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂが位置するよう配置される。【０００６】
なお、導波路中を伝搬する光が信号電極１０６、接地電極１０７，１０８によって吸収されるのを防ぐために、通常、基板１００（１００′）と信号電極１０６、接地電極１０７，１０８との間には、図１１Ｂ及び図１２Ｂに示すごとく誘電体層（バッファ層）１０９が設けられる。バッファ層１０９としては、例えば厚さ０．２〜１．０μｍのＳｉＯ2が用いられる。【０００７】
上述のごとく構成されたＺカット変調器、Ｘカット変調器のいずれにおいても、入射導波路１０１に光が入射されると、当該入射光は、入射導波路１０１から入射側Ｙ分岐導波路１０２へ導かれ、当該入射側Ｙ分岐導波路１０２で同じパワー比率で２分岐されて並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂを伝搬する。
この際、信号電極１０６にマイクロ波電気信号〔駆動電圧；半波長電圧Ｖπ〕を印加すると、図１１Ｂ又は図１２Ｂに示すごとく、そのマイクロ波電気信号による発生する電界によって２本の並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂの屈折率がそれぞれ＋Δｎａ、−Δｎｂのように変化し、並行導波路１０３Ａ，１０３Ｂ間の位相差が変化するため、出射側Ｙ分岐導波路１０４で合波された光は強度変調された光となって出射導波路１０５から出力される。【０００８】
ここで、Ｚカット変調器ではΔｎａ：Δｎｂ〜５：１の為、波長チャープ（量）α＝−０．７の変調光が得られ、Ｘカット変調器ではΔｎａ：Δｎｂ〜１：１の為、波長チャープα＝０の変調光が得られることが知られている。したがって、Ｚカット変調器は長距離光伝送に用いられ、Ｘカット変調器は比較的短距離の光伝送に用いられることが多い。
なお、光変調器の従来技術として、下記特許文献１により提案されている技術が存在し、光変調器を用いた従来技術として、下記特許文献２により提案されている技術が存在する。【０００９】
特許文献１の技術は、光通信システムに用いて好適の光変調器において、放射モード光の発生を抑圧し、デバイスとしての性能を向上させることを目的とするもので、そのために、特許文献１の光変調器は、合波導波路（３ｄＢ）カプラが、２本の直線導波路からの伝搬光をそれぞれ入力する２つの入力導波路と、導波路結合部と、２つの出力導波路とをそなえ、前記導波路結合部の入力側の幅は２つの入力導波路の幅よりも広く、導波路結合部の出力側の幅は２つの出力導波路の幅よりも広くなるように構成される。これにより、導波路結合部に対する入射側および出射側の放射モード光の発生を抑圧し、デバイスとしての性能を向上させることができる。【００１０】
また、特許文献２の技術は、光ファイバのもつ群速度分散に対する耐力が高く、受信感度劣化が小さく、ネットワーク規模の拡大に際して群速度分散の影響を受けにくく安定した光送信器を提供することを目的とするもので、そのために、信号ビットレートに同期した光クロックパルスを一定のデューティ比で発生し、光クロックパルスのデューティ比を可変に設定可能な光源セクションと、隣接するタイムスロットの光クロックパルス間の相対光位相差をπの奇数倍に設定して、光クロックパルスに同期した電気信号により光クロックパルスを符号化する符号化セクションとから光送信器を構成している。したがって、光クロックパルスのデューティ比が可変であるので、デューティ比が可変であるので、ディーティ比を適切な値に設定して、高い分散耐力と小さい受信感度劣化を両立することができる。また、隣接するタイムスロットの光クロックパルス間の相対光位相差をπの奇数倍またはその近傍に設定するので、高い分散耐力を安定に保つことができる。即ち、安定した光光送信器を構成できるため、より規模の大きなネットワークを構築するのに好適である。【００１１】
しかしながら、上述した従来技術では、光伝送システム構築の際、必要な光伝送距離によってそれぞれ波長チャープαの異なる専用の光変調器（Ｚカット変調器又はＸカット変調器）を準備する必要がある。そして、システム構築後に光伝送距離を変更するには、光変調器を所望の波長チャープαのものに交換する必要が生じるなど、フレキシビリティに乏しい。【００１２】
そこで、従来、例えば下記の非特許文献１に示されるように、図１１Ａ及び図１２Ａにより上述した光変調器と同様の基本構造を有する１入力１出力型の光変調器において、入射側Ｙ分岐導波路（分岐部）に直流（ＤＣ）電圧を印加して当該入射側Ｙ分岐導波路での入射光の分岐比を可変することによって波長チャープ量を可変することが提案されている（図１３参照）。【００１３】
しかしながら、この技術では、異なる波長チャープ量の出力光を簡易に得ることはできない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、異なる波長チャ−プ量の出力光を簡易に得るようにすることを目的とする。
【特許文献１】特開２００３−３２９９８６号公報
【特許文献２】特開２００１−３３９３４６号公報
【非特許文献１】AVANEX corporation，“Single-Drive LiNbO3 Mach-Zehnder Modulator With Widely DC Tunable Chirp”，IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.15, pp.1534-1536(2003).
【発明の開示】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の光デバイスは、
（１）入射光を第１の分岐比で分岐する分岐部と、該分岐部により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部と、該位相調整部による位相調整後の各光を合波して第２の分岐比で分岐する合波分岐部とをそなえ、上記の第１の分岐比及び第２の分岐比の少なくとも一方が１：１以外の分岐比に予め設定されていることを特徴としている。
【００１５】
（２）ここで、上記第１の分岐比をｐ：１−ｐ（ｐは０＜ｐ＜１を満足する実数）、上記第２の分岐比をｑ：１−ｑ（ｑは０＜ｑ＜１を満足する実数）、上記位相調整部での上記位相関係の調整による光の変調効率をａ：ｂ（ただし、ａ，ｂは、ａ＋ｂ＝１を満足する実数）としたときに、上記分岐部の一方の入力部から入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（１）式で表される波長チャープ量α1-3を有し、他方の出力光が下記（２）式で表される波長チャープ量α1-4を有し、上記分岐部のもう一方の入力部から入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（３）式で表される波長チャープ量α2-3を有し、他方の出力光が下記（４）式で表される波長チャープ量α2-4を有する。
【００１６】
【数１】
2006100719.tif 000002
【００１７】
【数２】
2006100719.tif 000003
【００１８】
【数３】
2006100719.tif 000004
【００１９】
【数４】
2006100719.tif 000005
【００２０】
（３）また、本発明の光デバイスは、第２の分岐比が１：１以外の場合、上記合波分岐部の出力光を選択する出力光選択部をさらにそなえていてもよい。
（４）また、本発明の光デバイスは、第１の分岐比が１：１以外の場合、上記分岐部の入力光を選択する入力光選択部をさらにそなえていてもよい。
（５）さらに、上記第１の分岐比は１：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比は２：１に設定されていてもよい。
【００２１】
（６）また、上記第１の分岐比は１：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比は２：１に設定され、かつ、上記変調効率は２：１に設定されていてもよい。
（７）さらに、上記第１の分岐比は２：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比は１：１に設定されていてもよい。
（８）また、上記第１の分岐比は２：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比は１：１に設定され、かつ、上記変調効率は２：１に設定されていてもよい。
【００２２】
（９）さらに、本発明の光デバイスは、上記１：１以外の分岐比に予め設定された上記分岐部又は合波分岐部での分岐比をＤＣ電圧により微調整する分岐比調整部をさらにそなえていてもよい。
（１０）第１の分岐比を１：１以外に設定する代わりに、第１の分岐比を１：１とした状態で、分岐後の２本の導波路の内、少なくとも一方の導波路に伝搬損失を発生させるようにして、見かけ上、分岐比を１：１以外にしてもよい。
【００２３】
上記の本発明によれば、上記合波分岐部の分岐比が１：１以外であれば、２つの出力ポートから異なる波長チャープ量の出力光を得ることができる。
したがって、また、上記合波分岐部の出力光を選択する出力光選択部をさらにそなえることで、異なる波長チャープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを、広範なＤＣ電圧可変幅を要することなく実現することができる。
【００２４】
また、上記分岐比を分岐比調整部によりＤＣ電圧で微調整することもできるので、必要最小限のＤＣ電圧可変幅で、必要な波長チャープ量の微調整を行なうことが可能である。
また、入力部の分岐部の分岐比が１：１以外の場合、入力ポートを変えることにより、異なる波長チャープ量の２つの出力光を得ることができる。
したがって、また、上記分岐部の入力光を選択する入力光選択部をさらにそなえることで、異なる波長チャープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを、広範なＤＣ電圧可変幅を要することなく実現することもできる。
【００２５】
また、上記分岐部の分岐比を分岐比調整部によりＤＣ電圧で微調整することもできるので、必要最小限のＤＣ電圧可変幅で、必要な波長チャープ量の微調整を行なうことが可能である。
また、１つの変調器で２つの波長チャープの値を持つようにすると、１つのチップで、２種類の変調器を製造できるので、低コスト化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る光デバイスとしてのマッハツェンダ型の光変調器の構成を示す模式的平面図である。
【図２】図１に示す光変調器の動作を説明するための図である。
【図３】図１に示す光変調器の具体例を説明すべくその構成を示す模式的平面図である。
【図４】図３に示す光変調器の動作を説明するための図である。
【図５】図３に示す光変調器の出力に２×１スイッチを設けた構成を示す模式的平面図である。
【図６】図１に示す光変調器の第１変形例を示す模式的平面図である。
【図７】図６に示す光変調器の動作（分岐比の微調整）を説明するための図である。
【図８】図１に示す光変調器の第２変形例を示す模式的平面図である。
【図９】図８に示す光変調器の動作を説明するための図である。
【図１０】図８に示す光変調器の動作を説明するための図である。
【図１１Ａ】従来の光変調器（Ｚカット変調器）の構成を示す模式的平面図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。
【図１２Ａ】従来の光変調器（Ｘカット変調器）の構成を示す模式的平面図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。
【図１３】従来の波長チャープ量可変技術を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔Ａ〕一実施形態の説明
図１は本発明の一実施形態に係る光デバイスとしてのマッハツェンダ型の光変調器の構成を示す模式的平面図で、この図１に示す光変調器（Ｚカット変調器）は、ＬＮ結晶やＬＴ結晶などの電気光学効果を有する結晶を、結晶方位のＺ軸方向にカットして切り出した基板（Ｚカット基板）１に、２本の入射導波路２−１，２−２（入力ポート＃１，＃２）と、電気と光の相互作用領域となる２本の強度変調用の並行導波路４Ａ，４Ｂと、入射側２×２カプラ（交差導波路）３及び出射側２×２カプラ（交差導波路）５と、２本の出射導波路６−１，６−２（出力ポート＃３，＃４）がそなえられている。また、図１１Ａ及び図１１Ｂにより前述したものと同様に、信号電極７及び接地電極８，９がパターニングされている。【００２８】
このようなＺカット変調器も、基板１上の一部に金属膜を形成し熱拡散させる、あるいは、金属膜をパターニングした後に安息香酸中でプロトン交換するなどして上記の入射導波路２−１，２−２，２×２カプラ３，並行導波路４Ａ，４Ｂ，２×２カプラ５，出射導波路６−１，６−２を形成した後、並行導波路４Ａ，４Ｂ近傍に上記電極７，８，９を設けることで形成される。【００２９】
ただし、Ｚカット変調器は、前述したようにＺ方向の電界による屈折率変化を利用するため、図１１Ｂにより前述したごとく、並行導波路４Ａ，４Ｂの真上に電極７，９の一部がそれぞれ位置するよう配置される。
ここで、上記の入射側２×２カプラ（分岐部）３は、２つの入力ポート３−１，３−２と２つの出力ポート３−３，３−４とを有し、各入力ポート３−１，３−２が前記入射導波路２−１，２−２とそれぞれ接続（連通）されるとともに、各出力ポート３−３，３−４が前記並行導波路４Ａ，４Ｂとそれぞれ接続（連通）されており、いずれかの入力ポート３−１，３−２からの入射光を所定の分岐比（第１の分岐比ｐ：１−ｐ）（ただし、ｐは０＜ｐ＜１を満足する実数）で各出力ポート３−３，３−４へパワー分岐するもので、例えば、いずれかの入力ポート３−１，３−２への入射光パワー（光強度）をＩ0とすると、一方の出力ポート３−３（又は３−４）へ出射光パワー「ｐＩ0」で、他方の出力ポート３−４（又は３−３）へ出射光パワー「（１−ｐ）Ｉ0」でそれぞれ入射光をパワー分岐して出力するようになっている。【００３０】
同様に、出射側２×２カプラ（合波分岐部）５は、２つの入力ポート５−１，５−２と２つの出力ポート５−３，５−４とを有し、各入力ポート５−１，５−２が前記並行導波路４Ａ，４Ｂとそれぞれ接続（連通）されるとともに、各出力ポート５−３，５−４が前記並行導波路４Ａ，４Ｂとそれぞれ接続（連通）されており、各入力ポート５−１，５−２からの入射光を合波して所定の分岐比（第２の分岐比ｑ：１−ｑ）（ただし、ｑは０＜ｑ＜１を満足する実数）で各出力ポート５−３，５−４へパワー分岐するものである。なお、上記ｐ，ｑの関係はｐ＝ｑ（≠０．５）でもよい。つまり、入射側２×２カプラ３及び出射側２×２カプラ５での各分岐比は１：１以外であれば同じでもよい。【００３１】
上述のごとく構成された本実施形態の光変調器において、例えば、一方の入射導波路２−１に波長λ0、光強度Ｉ0の光を入射すると（図２の枠２１参照）、当該入射光は、入射側２×２カプラ（以下、単に「入射側カプラ」ともいう）３にて所定の分岐比（ｐ：１−ｐ）でパワー分岐されて各出力ポート３−３，３−４からそれぞれ並行導波路４Ａ，４Ｂに入射される。例えば、出力ポート３−３（並行導波路４Ａ）へは光強度ｐＩ0、出力ポート３−４（並行導波路４Ｂ）へは光強度（１−ｐ）Ｉ0の光（波長はλ0）がそれぞれ出力される（図２の枠２２Ａ及び枠２２Ｂ参照）。【００３２】
このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路４Ａ，４Ｂを伝搬してゆき、出射側２×２カプラ（以下、単に「出射側カプラ」ともいう）５の各入力ポート５−１，５−２に入射する。ここで、信号電極７にマイクロ波電気信号〔駆動電圧（半波長電圧）Ｖπ〕が印加されることによって、一方の並行導波路４Ａ，４Ｂの屈折率が変化して、両導波路４Ａ，４Ｂを伝搬する光に位相差が生じ（位相変調がかかり）、出射側２×２カプラ５で合波されることによって強度変調光（光の点滅）が得られる。つまり、並行導波路４Ａ，４Ｂは、上記分岐部としての入射側カプラ３により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部として機能している。【００３３】
このとき、並行導波路４Ａ，４Ｂでの変調効率をａ：ｂ（ａ，ｂはａ＋ｂ＝１を満足する実数）とすると、上記位相変調によって生じる波長変動量は、一方の並行導波路４Ａにおいてａδλ（図２の枠２３Ａ参照）、他方の並行導波路４Ｂにおいてｂδλ（図２の枠２３Ｂ参照）となる。この位相変調を受けた光は、出射側２×２カプラ５で合波された後、所定の分岐比（ｑ：１−ｐ)でパワー分岐されて出力ポート５−３，５−４から出射導波路６−１，６−２（出力ポート＃３，＃４）へそれぞれ出力される（図２の枠２４Ａ及び枠２４Ｂ参照）。【００３４】
それぞれの出力光は、上記各カプラ３，５での上記分岐比（ｐ：１−ｐ），（ｑ：１−ｑ）、及び、並行導波路４Ａ，４Ｂでの上記変調効率（ａ：ｂ）によって、波長チャープ量が変化する。波長チャープの大きさを示すαパラメータでその関係を示す。即ち、入力ポート＃１から入力し、出力ポート＃３からの出力光についてのαパラメータをα1-3、出力ポート＃４からの出力光についてのαパラメータをα1-4、入力ポート＃２から入力し、出力ポート＃３からの出力光についてのαパラメータをα2-3、出力ポート＃４からの出力光についてのαパラメータをα2-4、とすると、α1-3は下記（１）式、α1-4は下記（２）式、α2-3は下記（３）式、α2-4は下記（４）式でそれぞれ表されることになる。【００３５】
【数５】
2006100719.tif 000006
【００３６】
【数６】
2006100719.tif 000007
【００３７】
【数７】
2006100719.tif 000008
【００３８】
【数８】
2006100719.tif 000009
【００３９】
（具体例）
ここで、具体例として、例えば図３に示すごとく、上記ｐ＝１／２，ｑ＝２／３、即ち、入射側カプラ３での分岐比を１：１、出射側カプラ５での分岐比を２：１とし、上記変調効率ａ：ｂ＝２：１とした場合について考える。
この場合、一方の入射導波路２−１に波長λ0、光強度Ｉ0の光を入射すると（図４の枠２１参照）、当該入射光は、入射側カプラ３にて分岐比１：１（つまり、同じ割合）でパワー分岐されて各出力ポート３−３，３−４からそれぞれ並行導波路４Ａ，４Ｂに入射される。即ち、各出力ポート３−３，３−４（並行導波路４Ａ，４Ｂ）へそれぞれ光強度（１／２）Ｉ0の光（波長はλ0）がそれぞれ出力される（図４の枠２２Ａ及び枠２２Ｂ参照）。【００４０】
このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路４Ａ，４Ｂを伝搬してゆき、出射側カプラ５の各入力ポート５−１，５−２に入射する。ここで、信号電極７に駆動電圧（半波長電圧）Ｖπが印加されることによって、一方の並行導波路４Ａ，４Ｂの屈折率が変化して、両導波路４Ａ，４Ｂを伝搬する光に位相差が生じ（位相変調がかかり）、出射側２×２カプラ５で合波されることによって強度変調光（光の点滅）が得られる。【００４１】
このとき、変調効率は２：１であるから、上記位相変調によって生じる波長変動量は、一方の並行導波路４Ａにおいて（２／３）δλ（図４の枠２３Ａ参照）、他方の並行導波路４Ｂにおいて（１／３）δλ（図４の枠２３Ｂ参照）となる。この位相変調を受けた光は、出射側カプラ５で合波された後、分岐比２：１でパワー分岐されて出力ポート５−３，５−４から出射導波路６−１，６−２（出力ポート＃３，＃４）へそれぞれ出力される（図４の枠２４Ａ及び枠２４Ｂ参照）。【００４２】
このとき、一方の出力ポート＃３からの出力光についての波長チャープα1-3は、上記（１）式によりα1-3＝−０．７となり、他方の出力ポート＃４からの出力光についての波長チャープα1-4は、上記（２）式によりα1-4＝０となり、従来のようにＤＣ電圧の印加を要することなく、各出力ポート＃３、＃４から異なる波長チャープ量の出力光を得ることができる。【００４３】
したがって、例えば図５に示すように、出力ポート＃３，＃４からの各出力光を選択的に切り替える２×１スイッチ１１を接続すれば、異なる波長チャープ量α1-3，α1-4の出力光を適宜に選択可能な光変調器を、広範なＤＣ電圧可変幅を要することなく実現することが可能となる。
〔Ｂ〕第１変形例
なお、上述した光変調器において、例えば図６に示すように、１：１以外の分岐比に設定された出射側カプラ５の入力ポート５−１，５−２（図６では省略）上にそれぞれ電極５１，５２を設けて、所望のＤＣ電圧を印加する構成とすれば、出射側カプラ５での上記分岐比を変更（微調整）して、波長チャープ量α1-3，α1-4を適宜に変更（微調整）することが可能となる。即ち、例えば図７中に符号３０で示すごとく、出射側カプラ５での分岐比が２：１である場合に、上記ＤＣ電圧の印加により、波長チャープ量α1-3＝−０．７，α1-4＝０からずらして微調整することが可能となる。【００４４】
換言すれば、波長チャープ量α1-3，α1-4の祖調整は入射側カプラ３、出射側カプラ５での分岐比の設計により行ない、微調整をＤＣ電圧により行なうことができるのである。したがって、従来のように、常に、ＤＣ電圧を印加する必要がなく、また、必要な波長チャープ量を得るのに最小限のＤＣ電圧可変幅で済む。
なお、図７において分岐比を右側に移すためには、図６に示す上側の電極５１を下側の電極５２に対して高い電位に設定すればよく、逆に、左側に移すためには、上側の電極５１を下側の電極５２に対して低い電位に設定すればよい。【００４５】
〔Ｃ〕第２変形例
また、上述した例においては、出力導波路６−１，６−２（出力ポート＃３，＃４）の切り替え（選択）によって波長チャープ量α1-3，α1-4の切り替え（選択）を実現しているが、例えば図８に示すように、光を入射すべき入力導波路２−１，２−２（入力ポート＃１，＃２）の切り替え（選択）によっても、同様に、波長チャープ量α1-4，α2-4の切り替え（選択）が可能である。なお、図８において既述の符号と同一符号を付した部分は、特に断らない限り、既述の部分と同一若しくは同様の部分である。【００４６】
即ち、この場合は、例えば、入射側カプラ３での分岐比（ｐ：１−ｐ）を２：１（つまり、ｐ＝２／３）、出射側カプラ５での分岐比（ｑ：１−ｑ）を１：１（つまり、ｑ＝１／２）とし、変調効率（ａ：ｂ）を２：１とすることにより、入力ポート＃１に光を入射すれば、波長チャープ量α1-4＝０の出力光が出力ポート＃４から出力され、入力ポート＃２に光を入射すれば、波長チャープ量α2-4の出力光が出力ポート＃４から出力される。【００４７】
より詳細には、入力ポート＃１に波長λ0、光強度Ｉ0の光を入射すると（図９の枠２１参照）、当該入射光は、入射側カプラ３にて分岐比２：１でパワー分岐されて各出力ポート３−３，３−４からそれぞれ並行導波路４Ａ，４Ｂに入射される。本例では、出力ポート３−３（並行導波路４Ａ）へ光強度（２／３）Ｉ0の光（波長はλ0）が出力され（図９の枠２２Ａ参照）、出力ポート３−４（並行導波路４Ｂ）へ光強度（１／３）Ｉ0の光（波長はλ0）が出力される（図９の枠２２Ｂ参照）。【００４８】
このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路４Ａ，４Ｂを伝搬してゆき、出射側カプラ５の各入力ポート５−１，５−２に入射する。ここで、信号電極７に駆動電圧（半波長電圧）Ｖπが印加されることによって、一方の並行導波路４Ａ，４Ｂの屈折率が変化して、両導波路４Ａ，４Ｂを伝搬する光に位相差が生じ（位相変調がかかり）、出射側２×２カプラ５で合波されることによって強度変調光（光の点滅）が得られる。【００４９】
このとき、変調効率は２：１であるから、上記位相変調によって生じる波長変動量は、一方の並行導波路４Ａにおいて（２／３）δλ（図９の枠２３Ａ参照）、他方の並行導波路４Ｂにおいて（１／３）δλ（枠２３Ｂ参照）となる。この位相変調を受けた光は、出射側カプラ５で合波された後、分岐比１：１でパワー分岐されて出力ポート５−３，５−４から出射導波路６−１，６−２（出力ポート＃３，＃４）へそれぞれ出力される。【００５０】
このとき、出力ポート＃４からの出力光についての波長チャープα1-4は、上記（２）式によりα1-4＝０となる（図９の枠２４参照）。
これに対して、入力ポート＃２から波長λ0、光強度Ｉ0の光を入射した場合は、（図１０の枠２１参照）、当該入射光は、入射側カプラ３にて分岐比２：１でパワー分岐されて各出力ポート３−３，３−４からそれぞれ並行導波路４Ａ，４Ｂに入射される。本例では、出力ポート３−３（並行導波路４Ａ）へ光強度（１／３）Ｉ0の光（波長はλ0）が出力され（図１０の枠２２Ａ参照）、出力ポート３−４（並行導波路４Ｂ）へ光強度（２／３）Ｉ0の光（波長はλ0）が出力される（図１０の枠２２Ｂ参照）。【００５１】
このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路４Ａ，４Ｂを伝搬してゆき、出射側カプラ５の各入力ポート５−１，５−２に入射する。ここで、信号電極７に駆動電圧（半波長電圧）Ｖπが印加されることによって、一方の並行導波路４Ａ，４Ｂの屈折率が変化して、両導波路４Ａ，４Ｂを伝搬する光に位相差が生じ（位相変調がかかり）、出射側２×２カプラ５で合波されることによって強度変調光（光の点滅）が得られる。【００５２】
このとき、変調効率は２：１であるから、上記位相変調によって生じる波長変動量は、一方の並行導波路４Ａにおいて（２／３）δλ（図１０の枠２３Ａ参照）、他方の並行導波路４Ｂにおいて（１／３）δλ（枠２３Ｂ参照）となる。この位相変調を受けた光は、出射側カプラ５で合波された後、分岐比１：１でパワー分岐されて出力ポート５−３，５−４から出射導波路６−１，６−２（出力ポート＃３，＃４）へそれぞれ出力される。【００５３】
このとき、出力ポート＃４からの出力光についての波長チャープα2-4は、上記（２）式によりα2-4＝−０．７となる（図１０の枠２４参照）。
以上のように、本変形例では、光を入射する入力ポート＃１，＃２を選択することにより、異なる波長チャープ量α1-4（＝０），α2-4（＝−０．７）の出力光を適宜に選択可能な光変調器を実現することが可能となる。【００５４】
また、本変形例では、出力光ポートを＃４としているが、＃３を出力ポートに設定しても、異なる波長チャープ量α2-4（＝０），α1-4（＝−０．７）の出力光を適宜に選択可能な光変調器を実現することが可能となる。
なお、本例においても、例えば入射側カプラ３の入力ポート３−１，３−２上にそれぞれ電極（分岐比調整部）を設けて、所望のＤＣ電圧を印加する構成とすれば、入射側カプラ３での上記分岐比を変更（微調整）して、波長チャープ量α1-4，α2-4を適宜に変更（微調整）することが可能となる。【００５５】
また、第１の分岐比を１：１以外に設定する代わりに、第１の分岐比を１：１にしたままで、分岐後の２本の導波路の内、少なくとも一方の導波路に損失を与えることにより、見かけ上、第１の分岐比を１：１以外に設定してもよい。損失を与える方法としては、例えば、損失を与えたい導波路付近のバッファ層を一部薄く、または、剥離して、電極に吸収させる方法がある。【００５６】
〔Ｄ〕第３変形例
図７を参照してもわかるように、分岐比が変化すると、出力ポート＃３，＃４の波長チャープ量は、逆の方向に変化する。
例えば、カプラの設計により分岐比を０．５（１：１）に設定している場合は、電極５１に対して電極５２よりも高い電位を与えるようにすると、分岐比は大きくなる。【００５７】
従って、波長チャープ量−１．２〜０．４の範囲で所望の波長チャープ量を得たい場合には、出力＃３，＃４のいずれかの波長チャープ量が所望の波長チャープ量となるまで、分岐比を変化し、所望の波長チャープ量の出力側を選択すればよい。
もし出力が１つであれば、波長チャープ量−１．２〜０．４の範囲のいずれかを出力しようとすると、分岐比を０．２〜０．８まで変化する必要があり、分岐比を倍変化させる必要があるため、この実施例を用いることは有益である。【００５８】
もちろん、分岐比を０．５から小さくする方向（０．２）に制御することで、同様に、波長チャープ量−１．２〜０．４の範囲で変化させることができる。
以上から、一般に、分岐比０．５をまたいで分岐比を制御しないで、０．５よりも大きい（又は小さい）範囲で分岐比を制御することが波長チャープ量の変化に対して電圧制御範囲を狭める面から好適である。【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
例えば、上述した例においては、光デバイスとして光変調器単体の場合について説明したが、上述した構造を一部に有する他の光デバイスについても、上記と同様の作用効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上詳述したように、本発明の光デバイスによれば、分岐部及び合波分岐部での分岐比の少なくとも一方を１：１以外の分岐比に予め設定（設計）することにより、異なる波長チャープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを実現することが可能である。したがって、システム構築後に光伝送距離を変更するような場合でも、光デバイスを所望の波長チャープ量のものに交換する必要がなく、フレキシビリティに富んだシステムを実現することができるので、光通信技術分野において極めて有用と考えられる。
【図１】
2006100719.tif 000014
【図２】
2006100719.tif 000015
【図３】
2006100719.tif 000016
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006100719.tif 000020
【図８】
2006100719.tif 000021
【図９】
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【図１０】
2006100719.tif 000023
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
2006100719.tif 000026
【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月27日(2007.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を第１の分岐比で分岐する分岐部と、
該分岐部により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部と、
該位相調整部による位相調整後の各光を合波して第２の分岐比で分岐する合波分岐部とをそなえ、
上記の第１の分岐比及び第２の分岐比の少なくとも一方が１：１以外の分岐比に予め設定されていることを特徴とする、光デバイス。
【請求項２】
上記第１の分岐比をｐ：１−ｐ（０＜ｐ＜１）、上記第２の分岐比をｑ：１−ｑ（０＜ｑ＜１）、上記位相調整部での上記位相関係の調整による光の変調効率をａ：ｂ（ただし、ａ＋ｂ＝１）としたときに、上記分岐部の一方の入力部から光を入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（１）式で表される波長チャープ量α1-3を有し、他方の出力光が下記（２）式で表される波長チャープ量α1-4を有し、上記分岐部のもう一方の入力部から入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（３）式で表される波長チャープ量α2-3を有し、他方の出力光が下記（４）式で表される波長チャープ量α2-4を有することを特徴とする、請求項１記載の光デバイス。
【数１】
2006100719.tif 000029
【数２】
2006100719.tif 000030
【数３】
2006100719.tif 000031
【数４】
2006100719.tif 000032
【請求項３】
上記第２の分岐比が１：１以外の場合、上記合波分岐部の出力光を選択する出力光選択部をさらにそなえたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
上記第１の分岐比が１：１以外の場合、上記分岐部の入力光を選択する入力光選択部をさらにそなえたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項５】
上記分岐部で分岐後の２本の導波路のうち、少なくとも一方の導波路に損失を生じさせて、見かけ上、上記第１の分岐比を１：１以外とすることを特徴とする、請求項１、２、４のいずれか1項に記載の光デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
例えば、上述した例においては、光デバイスとして光変調器単体の場合について説明したが、上述した構造を一部に有する他の光デバイスについても、上記と同様の作用効果が期待できる。
（Ｅ）付記
（付記１）
入射光を第１の分岐比で分岐する分岐部と、
該分岐部により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部と、
該位相調整部による位相調整後の各光を合波して第２の分岐比で分岐する合波分岐部とをそなえ、
上記の第１の分岐比及び第２の分岐比の少なくとも一方が１：１以外の分岐比に予め設定されていることを特徴とする、光デバイス。
（付記２）
上記第１の分岐比をｐ：１−ｐ（０＜ｐ＜１）、上記第２の分岐比をｑ：１−ｑ（０＜ｑ＜１）、上記位相調整部での上記位相関係の調整による光の変調効率をａ：ｂ（ただし、ａ＋ｂ＝１）としたときに、上記分岐部の一方の入力部から光を入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（１）式で表される波長チャープ量α1-3を有し、他方の出力光が下記（２）式で表される波長チャープ量α1-4を有し、上記分岐部のもう一方の入力部から入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（３）式で表される波長チャープ量α2-3を有し、他方の出力光が下記（４）式で表される波長チャープ量α2-4を有することを特徴とする、付記１記載の光デバイス。
【数９】
2006100719.tif 000033
【数１０】
2006100719.tif 000034
【数１１】
2006100719.tif 000035
【数１２】
2006100719.tif 000036
（付記３）
上記第２の分岐比が１：１以外の場合、上記合波分岐部の出力光を選択する出力光選択部をさらにそなえたことを特徴とする、付記１又は２に記載の光デバイス。
（付記４）
上記第１の分岐比が１：１以外の場合、上記分岐部の入力光を選択する入力光選択部をさらにそなえたことを特徴とする、付記１又は２に記載の光デバイス。
（付記５）
上記第１の分岐比が１：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が２：１に設定されていることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光デバイス。
（付記６）
上記第１の分岐比が１：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が２：１に設定され、かつ、上記変調効率が２：１に設定されていることを特徴とする、付記２記載の光デバイス。
（付記７）
上記第１の分岐比が２：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が１：１に設定されていることを特徴とする、付記１、２、４のいずれか１項に記載の光デバイス。
（付記８）
上記第１の分岐比が２：１に設定されるとともに、上記第２の分岐比が１：１に設定され、かつ、上記変調効率が２：１に設定されていることを特徴とする、付記２記載の光デバイス。
（付記９）
上記１：１以外の分岐比に予め設定された上記分岐部又は合波分岐部での分岐比をＤＣ電圧により微調整する分岐比調整部をさらにそなえたことを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の光デバイス。
（付記１０）
上記分岐部で分岐後の２本の導波路のうち、少なくとも一方の導波路に損失を生じさせて、見かけ上、上記第１の分岐比を１：１以外とすることを特徴とする、付記１、２、４、７、８、９のいずれか1項に記載の光デバイス。
【国際調査報告】
2006100719.tif 000037
2006100719.tif 000038
2006100719.tif 000039
2006100719.tif 000040