CN104981727B - 光调制器 - Google Patents

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Abstract

校正从两个调制部输出的光的光路长度之差，良好地维持光信号的质量。本发明的光调制器具有波导基板和合波光学系统，所述波导基板具有：第一调制部，具有第一光波导及第一调制电极；第二调制部，具有第二光波导及第二调制电极；第一光路，将由第一调制部调制的光进行波导并射出；及第二光路，将由第二调制部调制的光进行波导并射出，所述合波光学系统包括第一面和与该第一面相对的第二面，使来自第一光路的第一出射光和来自第二光路的第二出射光分别从第一面上的彼此不同的位置入射，并在第二面的合波点合波并射出，其中，第一出射光在第一面与合波点之间的光路长度比第二出射光在第一面与合波点之间的光路长度长，第一调制部与第一面之间的光路长度和第二调制部与第一面之间的光路长度彼此不同。

Description

光调制器
技术领域
本发明涉及一种光调制器。
背景技术
作为能够进行100Gb/s的高速且大容量的光纤通信的光学设备，公知有双偏振四相相移键控调制器(DP-QPSK；Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)。例如，在专利文献1的DP-QPSK中，在LN基板上设置有两组马赫-曾德尔型光波导，使从各个马赫-曾德尔型光波导射出的光的一方或者双方的偏振面旋转，通过这些光的偏振面以彼此正交的关系合波而进行偏振合成并输出。关于偏振合成的光学系统结构，例如，在专利文献2中示出如下结构，即在配置于基板出射端附近的透镜(聚光元件)进行准直(聚光)之后，利用1/2波阻片使一方的偏振面旋转，并通过反射镜和偏振分光器(PBS)进行合波并射出。由两个马赫-曾德尔型光波导调制的光分别形成4值信号，并通过在偏振合成元件中合成而能够获得偏振复用的8值的光输出。
然而，在该结构中，为了逐个地对光学系统进行安装、调整而需要空间和工时，因此在调制器的尺寸、部件成本及组装成本这些方面存在问题。为了解决该问题，作为安装于专利文献2的基板出射端附近的聚光元件，例如在专利文献3中所记载的那样，可以考虑使用透镜阵列(聚光部件)，该透镜阵列是供从两个光路射出的光分别入射之后平行地射出的透镜排列形成的。通过使用这种透镜阵列、反射镜、PBS一体成型的偏振合成元件，可期待调制器的尺寸及部件成本的降低和生产率的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－078508号公报
专利文献2：日本特开2012－047953号公报
专利文献3：日本特开2004－151416号公报
发明的概要
发明所要解决的课题
然而，在上述专利文献1的DP-QPSK调制器中，作为偏振合成元件，例如能够适当地使用TiO2(金红石)或YVO4等双折射晶体。双折射晶体为利用将具有彼此正交的偏振波的2束光向彼此不同的方向射出的性质的晶体，并具有如下结构，即按照双折射晶体的性质，使两种偏振波从预定的位置入射到双折射晶体内，从而从一个合波点将两个偏振波进行合波并输出。并且，在专利文献2的偏振合成光学系统中具有如下结构，即通过使一方的光的偏振面旋转而在反射镜及PBS的反射面反射并进行合波。因此，在任一个结构中，两个偏振波的光路长度彼此不同。如果两个偏振波的光路长度不同，则存在如下可能性：从两个马赫-曾德尔型光波导输出的光在光信号时序产生与光路长度之差相应的偏差，使光信号质量变差。为了确保光信号的质量，要求两个光信号的时序调整为大致同时，或者要求调整为数字信号周期的半比特量之差等特定的差。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种校正从两个调制部输出的光的光路长度之差，且能够良好地维持光信号的质量的光调制器。
用于解决技术课题的技术方案
本发明的一方面所涉及的光调制器为具有波导基板和合波光学系统，所述波导基板具有：第一调制部，具有第一光波导以及用于对通过该第一光波导内的光进行调制的第一调制电极；第二调制部，具有与所述第一光波导不同的第二光波导以及用于对通过该第二光波导内的光进行调制的第二调制电极；第一光路，为与所述第一调制部连接的光波导，对被所述第一调制部调制的光进行波导，并从出射端面射出；以及第二光路，为与所述第二调制部连接的光波导，对被所述第二调制部调制的光进行波导，并从所述出射端面射出，所述合波光学系统包括第一面以及与该第一面相对的第二面，使从所述第一光路射出的第一出射光和从所述第二光路射出的第二出射光分别从所述第一面上的彼此不同的位置入射，并在所述第二面的合波点将所述第一出射光和第二出射光合波并射出，所述光调制器的特征在于，所述第一出射光在所述第一面与所述合波点之间的光路长度比所述第二出射光在所述第一面与所述合波点之间的光路长度长，所述第一调制部与所述第一面之间的光路长度和所述第二调制部与所述第一面之间的光路长度彼此不同。
根据上述光调制器，在合波光学系统中，具有第一出射光在第一面与合波点之间的光路长度比第二出射光在第一面与合波点之间的光路长度长的结构，另一方面，具有第一出射光在第一面与合波点之间的光路长度和第二出射光在第一面与合波点之间的光路长度彼此不同的结构，因此，即使在由于合波光学系统中的光路长度的长度差的原因而使从两个调制部输出的光的光路长度彼此不同的情况下，通过调整从波导基板至合波光学系统为止的第一光路和第二光路的光路长度，能够校正从两个调制部输出的光的光路长度之差，能够良好地维持从光调制器射出的光信号的质量。
在此，作为有效地发挥上述作用的结构，具体而言，可例举第一调制部与第一面之间的光路长度比第二调制部与第一面之间的光路长度长的方式。
当具有上述结构的情况下，在合波光学系统中，对于第一出射光在第一面与合波点之间的光路长度比第二出射光在第一面与合波点之间的光路长度长的结构，能够通过将第一调制部与第一面之间的光路长度设为比第二调制部与第一面之间的光路长度长而进行补偿。由此，能够使两个光信号的时序调整为大致同时，能够良好地维持光信号的质量。
在此，作为有效地发挥上述作用的结构，具体而言，可例举第一调制部与第一面之间的光路长度比第二调制部与第一面之间的光路长度短的形式。
当具有上述结构的情况下，在合波光学系统中，对于第一出射光在第一面与合波点之间的光路长度比第二出射光在第一面与合波点之间的光路长度长的结构，通过将第一调制部与第一面之间的光路长度设为比第二调制部与第一面之间的光路长度短，能够将两个光信号的时序调整为所希望的时间差，能够良好地维持光信号的质量。
并且，第一出射光和第二出射光朝向预定的出射方向平行地射出，在设置有第一光波导及第二光波导的波导面内，当将波导基板的所述出射端面与出射方向所成的角设为θ时，为0°<θ<90°的方式。
当具有上述结构的情况下，通过变更出射端面的形状而能够进行第一光路的光路长度和第二光路的光路长度的调整，因此能够更简单地进行光路长度的调整。
并且，也可以是，设置有第一调制部及第二调制部的位置沿波导基板上的光的波导方向而彼此不同。
进而，也可以是，第二光路还包括延长路径区域，该延长路径区域沿着与波导基板上的光的波导方向不同的方向延伸。
并且，在本发明的一方面所涉及的光调制器中，也可以为如下方式，合波光学系统包括：偏振旋转构件，使第一出射光入射，并射出第一方向的直线偏振光即第一直线偏振光，并且使第二出射光入射，并射出与该第一方向正交的第二方向的直线偏振光即第二直线偏振光；以及偏振合成构件，使从偏振旋转构件射出的第一直线偏振光及第二直线偏振光入射，进行合波并输出，合波光学系统的所述第一面为在偏振合成构件中使第一直线偏振光及第二直线偏振光入射的面，合波光学系统的第二面为在偏振合成构件中将第一直线偏振光及第二直线偏振光进行合波并射出的面，在比偏振旋转构件靠前段的第一出射光及第二出射光的至少一方的光路上，还包括折射率大于1的介质。
并且，本发明的一方面所涉及的光调制器中，也可以为如下方式，合波光学系统包括：偏振旋转构件，使第一出射光入射，并射出第一方向的直线偏振光即第一直线偏振光，并且使第二出射光入射，并射出与该第一方向正交的第二方向的直线偏振光即第二直线偏振光；以及偏振合成构件，使从偏振旋转构件射出的第一直线偏振光及第二直线偏振光入射，进行合波并输出，合波光学系统的所述第一面为在偏振合成构件中使第一直线偏振光及第二直线偏振光入射的面，合波光学系统的第二面为在偏振合成构件中将第一直线偏振光及第二直线偏振光进行合波并射出的面，第一出射光及第二出射光具有相同的偏振面，偏振旋转构件由波阻片构成，所述波阻片在第二出射光的光路上使第二出射光入射而使偏振面旋转90°，并射出第二直线偏振光。
并且，本发明的一实施方式所涉及的光调制器中，也可以为如下方式，合波光学系统包括：偏振旋转构件，使第一出射光入射，并射出第一方向的直线偏振光即第一直线偏振光，并且使第二出射光入射，并射出与该第一方向正交的第二方向的直线偏振光即第二直线偏振光；以及偏振合成构件，使从偏振旋转构件射出的第一直线偏振光及第二直线偏振光入射，进行合波并输出，合波光学系统的所述第一面为在偏振合成构件中使第一直线偏振光及第二直线偏振光入射的面，合波光学系统的第二面为在偏振合成构件中将第一直线偏振光及第二直线偏振光进行合波并射出的面，偏振合成构件为偏振分光器。
发明效果
根据本发明，提供一种能够校正从两个调制部输出的光的光路长度之差，能够良好地维持光信号的质量的光调制器。
附图说明
图1是概略表示第一实施方式所涉及的光调制器的结构的图。
图2是对以往的光调制器中的光波导及合波光学系统进行说明的图。
图3是对以往的光调制器中的基板及合波光学系统进行说明的图。
图4是对第一实施方式所涉及的光调制器中的基板及合波光学系统进行说明的图。
图5是对第一实施方式所涉及的光调制器中的光波导及合波光学系统进行说明的图。
图6是对第二实施方式所涉及的光调制器中的基板及合波光学系统进行说明的图。
图7是对第三实施方式所涉及的光调制器中的基板及合波光学系统进行说明的图。
图8是对合波光学系统的变形例进行说明的图。
图9是对合波光学系统的变形例进行说明的图。
图10是对合波光学系统的变形例进行说明的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
(第一实施方式)
图1是概略表示作为本发明的第一实施方式所涉及的一种光学设备的光调制器的结构的图。如图1所示，光调制器1是调制通过光纤F1导入的输入光并向光纤F2输出调制光的装置。光调制器1能够包括光输入部2、中继部3、光调制元件4、终端部5、聚光部件6a、6b、偏振合成部7(合波光学系统)、光输出部8、监视部9及框体10。
框体10为沿一个方向(以下，称作“A方向”。)延伸的箱型部件，例如由不锈钢构成。框体10具有A方向上的两个端面即一端面10a及另一端面10b。在一端面10a设置有用于插入光纤F1的开口。框体10容纳例如光输入部2、中继部3、光调制元件4、终端部5、聚光部件6a、6b、偏振合成部7及监视部9。
光输入部2将通过光纤F1导入的输入光供给到光调制元件4。光输入部2也可以包括用于辅助光纤F1与光调制元件4的连接的辅助部件。
中继部3将从外部供给的电信号即调制信号进行中继之后输出至光调制元件4。中继部3经由设置于例如框体10的侧面10c的调制信号输入用连接器来输入调制信号，并向光调制元件4输出调制信号。
光调制元件4是根据从中继部3输出的调制信号而将从光输入部2供给的输入光转换成调制光的装置。光调制元件4能够包括基板41(波导基板)、光波导42以及信号电极43(调制电极)。基板41例如由铌酸锂(LiNbO3，以下称作“LN”。)等发挥电光效应的电介质材料构成。将使用LN的光调制元件称作LN光调制元件。基板41沿A方向延伸，且具有A方向上的两个端部即一端部41a及另一端部41b。
光波导42设置于基板41上。光波导42例如为马赫-曾德尔(Mach-Zehnder：MZ)型光波导，且具有与光调制元件4的调制方式相应的结构。在该例中，光调制元件4的调制方式为DP-QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying：双偏振四相相移键控)调制方式。在该情况下，光波导42包括输入波导42a、马赫-曾德尔部42d(第一调制部)、马赫-曾德尔部42e(第二调制部)、输出波导42b(第一光路)以及输出波导42c(第二光路)。输入波导42a从基板41的一端部41a沿A方向延伸并分支，分别连接于马赫-曾德尔部42d的输入端及马赫-曾德尔部42e的输入端。输出波导42b从马赫-曾德尔部42d的输出端沿A方向延伸到另一端部41b。输出波导42c从马赫-曾德尔部42e的输出端沿着包含A方向的面(波导面)向A方向延伸，直到另一端部41b为止。
信号电极43为用于将与调制信号对应的电场施加于光波导42的部件，其设置在基板41上。信号电极43的配置以及数量根据基板41的晶轴的朝向及光调制元件4的调制方式来确定。从中继部3输出的调制信号分别施加各信号电极43。
在光调制元件4中，从光输入部2输入到光调制元件4的输入光通过输入波导42a而导入到马赫-曾德尔部42d及马赫-曾德尔部42e。输入光在马赫-曾德尔部42d及马赫-曾德尔部42e中分别被调制，并通过输出波导42b及输出波导42c从光调制元件4输出。
终端部5为调制信号的电气终端。终端部5能够包括与光调制元件4的各信号电极43对应的电阻器。各电阻器的一端电连接于光调制元件4的信号电极43，各电阻器的另一端连接于接地电位。各电阻器的电阻值与信号电极43的特性阻抗大致相等，例如为50Ω左右。
聚光部件6a(第一聚光元件)、6b(第二聚光元件)对从光调制元件4输出的调制光进行聚光。聚光部件6a、6b安装于基板41的另一端部41b(基板的出射端面)附近，具体而言，聚光部件6a设置于输出波导42b的输出端附近，从输出波导42b的另一端部41b侧的端部射出的光(第一出射光)入射，并形成为朝向预定的出射方向的平行光束而射出。并且，聚光部件6b设置于输出波导42c的输出端附近，从输出波导42c的另一端部41b侧的端部射出的光(第二出射光)入射，并形成为朝向预定的出射方向的平行光束而射出。聚光部件6a、6b例如为聚光透镜。通过聚光部件6a、6b而形成为平行光束的光供给到偏振合成部7(合波光学系统)。
偏振合成部7对从光调制元件4输出的多个调制光进行合成。偏振合成部7能够包括偏振旋转部71(偏振旋转构件)以及偏振合成元件72(偏振合成构件)。偏振旋转部71也可以具有偏振旋转元件和虚拟元件。偏振旋转元件为使入射光的偏振方向旋转的元件，例如为波阻片。虚拟元件是使入射光的偏振方向不旋转而透射的元件。偏振旋转部71将从光调制元件4的输出波导42b输出的调制光和从输出波导42c输出的调制光中的任一方的偏振方向例如旋转例如90度，而不旋转另一方的偏振方向。另外，作为其他例子，也可以使一方的偏振方向旋转45度，而使另一方旋转-45度。通过偏振旋转部71，使从输出波导42b输出的调制光和从输出波导42c输出的调制光转换成彼此正交的第一直线偏振光及第二直线偏振光并射出。
偏振合成元件72为根据入射光的偏振方向来变更光路的元件，例如由金红石、YVO4等双折射晶体构成。偏振合成元件72将被偏振旋转部71偏振旋转的光和没有被偏振旋转部71偏振旋转而透射的光进行合成。从偏振旋转部71射出的第一直线偏振光及第二直线偏振光，从偏振合成元件72的沿与A方向交叉的方向延伸的第一面72a(合波光学系统中的第一面)入射，在偏振合成元件72的内部沿彼此不同的行进路径行进，并从与入射端面72a相对的第二面72b(合波光学系统中的第二面)被合波并射出。
光输出部8将由偏振合成部7合成的光输出到光纤F2。光输出部8能够包括窗部81以及聚光元件82。窗部81嵌入到设置于框体10的另一端面10b的开口中。窗部81例如由玻璃构成，其使由偏振合成部7合成的光向框体10的外部透射。聚光元件82设置于框体10的外部。聚光元件82例如为聚光透镜。透射过窗部81的光通过聚光元件82聚光，并输出到光纤F2。
监视部9例如对各马赫-曾德尔部42d、42e的光输出的互补的光强度进行监视。监视部9能够包括光电转换元件。光电转换元件为用于将光信号转换成电信号的元件，例如为光电二极管。光电转换元件例如在基板41上放置于从马赫-曾德尔部42d的输出波导42b分支的波导上，并接受从波导漏出的隐失波(evanescent wave)，将与该光强度对应的电信号输出到偏压控制部(未图示)。另外，监视部9也可以监视从光调制元件4输出的发射光的光强度。
此处，利用图2及图3对构成光调制器1的特征的部分即基板41的另一端部41b(基板的出射端面)、聚光部件6a、6b及偏振合成部7的形状进行说明。图2是将基板41的另一端部41b(出射端面)、聚光部件6a、6b及偏振合成部7进行放大的图。并且，图3为包括基板41整体的图。
在本实施方式所涉及的光调制器1中，从输出波导42b射出的光经由聚光部件6a、6b而入射到偏振旋转部71a，从输出波导42c射出的光入射到偏振旋转部71b。并且，偏振旋转部71a由所谓的虚拟元件构成，其使入射光的偏振方向不旋转而作为第一直线偏振光射出。并且，偏振旋转部71b由90°波阻片构成，其使入射光的偏振方向旋转90°并作为第二直线偏振光射出。另外，也可以是如下结构，即，不将偏振旋转部71a设为虚拟元件，而使入射光的偏振方向在偏振旋转部71a及71b分别旋转-45°、+45°而彼此正交。
并且，作为偏振合成元件72，可适当地使用例如金红石、YVO4等双折射晶体。由于偏振合成元件72为根据入射光的偏振方向来变更光路的元件，因此，从第一面72a入射到偏振合成元件72的光根据其偏振方向而在不同的光路上行进。具体而言，从输出波导42b射出的光在通过偏振旋转部71a之后，从第一面72a入射到偏振合成元件72内，沿光路m1行进而到达第二面72b上的合波点X。并且，从输出波导42c射出的光在通过偏振旋转部71b之后，从第一面72a入射到偏振合成元件72内，沿光路m2行进而到达第二面72b上的合波点X。
在此，如图2所示，到合波点X为止的光路长度在光路m1和光路m2上彼此不同。在该情况下，即使从输出波导42b输出的光和从输出波导42c输出的光在比偏振合成部7靠前段的位置S 1处的时序一致，在比偏振合成部7靠后段的位置S2处，从输出波导42b输出的光和从输出波导42c输出的光之间也会在时序上产生偏差。在该情况下，在从两个光波导输出的光的光信号时序产生的偏差，有可能会降低从光调制器输出的光信号的质量。
关于这一点，利用图3所示的以往的光调制器1’来进行说明。在图3的光调制器1’中，如果将连结马赫-曾德尔部42d(第一调制部)的另一端部41b侧的端部P1与偏振合成部7中的偏振合成元件72的第二面72b上的合波点X的光路的光路长度设为L1，将连结马赫-曾德尔部42e(第二调制部)的另一端部41b侧的端部P2与偏振合成部7的合波点X的光路的光路长度设为L2，则偏振合成元件72内的光路m1和m2之间存在m1＞m2的关系，因此成为L1＞L2。由此，如果调制后的光在第一调制部侧的光路与第二调制部侧的光路之间的光路长度彼此不同，则在合波点将这些光进行合波时，有可能使光信号的质量变差。
因此，在本实施方式所涉及的光调制器1中具有如下结构，即，为了校正第一调制部侧的光路长度L1与第二调制部侧的光路长度L2的光路长度差，调整与偏振合成元件72不同的区域的光路长度差，由此，校正由偏振合成元件72内的第一面72a与第二面72b之间的光路m1及m2的光路长度差引起的相位偏差。具体而言，在光调制器1中具有使输出波导42b的光路长度N1与输出波导42c的光路长度N2彼此不同的结构。
在图4中，作为使输出波导42b的光路长度N1与输出波导42c的光路长度N2彼此不同的结构的一个例子，示出适用于本实施方式所涉及的光调制器1的结构。在光调制器1中，在设置有输出波导42b及输出波导42c的基板41的波导面内，将基板41的另一端部41b(出射端面)与设置有马赫-曾德尔部42d、42e的方向即A方向所成的角设为θ时，成为0°<θ<90°，且输出波导42c以相对于输出波导42b变长的方式倾斜(角度θ在图4中未示出，但在图5中示出。)。由此，在输出波导42b的光路长度N1与输出波导42c的光路长度N2之间，满足N1<N2的关系。在此，由于输出波导42b、42c的折射率大于空气的折射率，因此，通过将输出波导42c的光路长度N2设为比输出波导42b的光路长度N1长，能够利用基板41上的光路长度差，减少由连结马赫-曾德尔部42d的另一端部41b侧的端部P1与偏振合成部7的合波点X的光路的光路长度L1和连结马赫-曾德尔部42e的另一端部41b侧的端部P2与偏振合成部7的合波点X的光路的光路长度L2之间的L1＞L2的关系引起的光路长度差，能够校正由从调制部至合波点为止的光路长度差引起的相位的偏差。
关于这一点，利用图5进行进一步具体的说明。设定为构成偏振合成部7的偏振合成元件72的材料为金红石，且沿着A方向的元件的长度m0为4.5mm。在该情况下，偏振合成元件72的内部的光路差(m1-m2)为约600μm。在基板41上的另一端部41b附近的输出波导42b、42c的间隔ΔA为450μm的情况下，如果将另一端部41b倾斜配置以使A方向和另一端部41b所成的角θ成为85°，则输出波导42b侧的光的光路长度与输出波导42c侧的光的光路长度之差成为图5所示的ΔLN-Δair。在此，如果考虑基板41的折射率和空气的折射率来计算光路长度差，则ΔLN-Δair成为约50μm。即，变更基板41的另一端部41b的形状，以使基板41的另一端部41b和A方向所成的角成为0°<θ<90°，从而使输出波导42b的光路长度N1和输出波导42c的光路长度N2彼此不同，成为N2＞N1的关系，由此能够减小连结马赫-曾德尔部42d的另一端部41b侧的端部P1和偏振合成部7的合波点X的光路的光路长度L1、与连结马赫-曾德尔部42e的另一端部41b侧的端部P2和偏振合成部7的合波点X的光路的光路长度L2的光路长度差(L1-L2)。
由此，在本实施方式所涉及的光调制器1中，通过形成为基板41上的输出波导42c(第二光路)的光路长度N2比输出波导42b(第一光路)的光路长度N1长(N1<N2)的结构，由此，即使在由于偏振合成元件72的第一面72a与第二面72b之间的光路长度的长度差(m1-m2)的原因而使从两个调制部输出的光的光路长度彼此不同的情况下，也能够将从两个调制部输出的光的直到合波点X为止的光路长度(L1，L2)之差调整得较小，并能够良好地维持从光调制器1射出的光信号的质量。
并且，在上述实施方式的光调制器1中，基板41的另一端部41b(出射端面)相对于A方向倾斜，使得另一端部41b与A方向所成的角θ成为0°<θ<90°，且成为N2＞N1，由此实现了基板41上的输出波导42c(第二光路)的光路长度N2比输出波导42b(第一光路)的光路长度N1长(N1<N2)。通过形成为这种结构，能够容易地进行调整基板41的输出波导42b、42c中的光路长度差。另外，另一端部41b和A方向所成的角θ能够根据偏波合成元件72的内部的光路差(m1-m2)而适当地设定。其中，在聚光元件的折射率<基板的折射率的情况下，排除全反射角。例如，在使用折射率为1.5的聚光元件和折射率为2.2的LiNbO3基板的情况下，全反射角成为θ＝47°，因此优选θ为47°以上。进而，优选θ为能够充分阻断向基板的返回光的角度。例如，在基板使用LiNbO3的情况下，如果为87°以下，则能够充分阻断反射返回光。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式所涉及的光调制器进行说明。在第二实施方式之后的光调制器1A中，实现基板41上的输出波导42c(第二光路)的光路长度N2比输出波导42b(第一光路)的光路长度N1长(N1<N2)的方法与第一实施方式的光调制器1不同。
如图6所示，在第二实施方式所涉及的光调制器1A中，设置马赫-曾德尔部42d(第一调制部)及马赫-曾德尔部42e(第二调制部)的位置沿着基板41中的光的波导方向A而彼此不同。如图6所示，当沿A方向观察时，为了满足N1<N2的关系，将马赫-曾德尔部42e配置于基板41的一端部41a侧，且将马赫-曾德尔部42d向基板41的另一端部41b侧配置。由此，从马赫-曾德尔部42d的另一端部41b侧的端部P1至另一端部41b为止的光路长度N1和从马赫-曾德尔部42e的另一端部41b侧的端部P2至另一端部41b为止的光路长度N2成为N1<N2。
因此，与光调制器1同样地，第二实施方式所涉及的光调制器1A能够实现基板41上的输出波导42c(第二光路)的光路长度N2比输出波导42b(第一光路)的光路长度N1长(N1<N2)的结构。并且，即使在由于偏振合成元件72的第一面72a与第二面72b之间的光路长度的长度差(m1-m2)的原因而使从两个调制部输出的光的光路长度彼此不同的情况下，也能够将从两个调制部输出的光的直至合波点X为止的光路长度(L1、L2)之差调整得较小，能够良好地维持从光调制器1A射出的光信号的质量。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式所涉及的光调制器进行说明。在第三实施方式之后的光调制器1B中，实现基板41上的输出波导42c(第二光路)的光路长度N2比输出波导42b(第一光路)的光路长度N1长(N1<N2)的方法，与第一实施方式的光调制器1及第二实施方式的光调制器1A不同。
如图7所示，在第三实施方式所涉及的光调制器1B中，在设置于马赫-曾德尔部42e(第二调制部)的后段的输出波导42c中，设置有在与基板41上的光的波导方向即A方向不同的方向上延伸的延长路径区域42x。优选该延长路径区域42x设置于输出波导42c的中段，且通过与输出波导42c相同的材料来形成。即，从马赫-曾德尔部42e的另一端部41b侧的端部P2射出的光，经由输出波导421c、延长路径区域42x、输出波导422c而到达基板41的另一端部41b。此时，从马赫-曾德尔部42d的另一端部41b侧的端部P1至另一端部41b的光路长度N1，与从马赫-曾德尔部42e的另一端部41b侧的端部P2至另一端部41b的光路长度N2成为N1<N2。
因此，与光调制器1、1A同样地，第三实施方式所涉及的光调制器1B能够实现基板41上的输出波导42c(第二光路)的光路长度N2比输出波导42b(第一光路)的光路长度N1长(N1<N2)的结构。并且，即使在由于偏振合成元件72的第一面72a与第二面72b之间的光路长度的长度差(m1-m2)的原因而使从两个调制部输出的光的光路长度彼此不同的情况下，也能够将从两个调制部输出的光的直至合波点X为止的光路长度(L1、L2)之差调整得较小，能够良好地维持从光调制器1B射出的光信号的质量。
(变形例)
接着，在与通过变更基板41中的输出波导42b、42c的长度(N1、N2)而进行的光路长度的调整相不同的方法中，关于对由偏振合成元件72内的光路m1及m2的光路长度差引起的光路长度差(L1、L2)进行调整的方法，作为变形例进行说明。另外，通过对在上述实施方式中说明的输出波导42b、42c的长度的变更，以追加的形式可实施以下说明的变形例。
图8表示在偏振合成部7与基板41之间的光路上，且在从马赫-曾德尔部42e(第二调制部)射出的光即从输出波导42c射出的光的光路上，配置折射率为1以上的介质65的结构。因此，通过将折射率为1以上的介质配置于光路上，能够追加进行利用折射率之差的光路长度的调整。另外，介质65也可以设置于从输出波导42b射出的光的光路上，而不是配置于从输出波导42c射出的光的光路上。
图9表示变更偏振合成部7的偏振旋转部71的结构的情况。在图9的变形例中，例如，在图1所示的光调制器1中，对使用虚拟元件作为偏振旋转部71a的结构进行了说明，但是，替代该结构，设为将偏振旋转部71a卸除，而仅使用使入射光的偏振方向旋转90°的偏振旋转部71b的结构。通常被用作偏振旋转部71b的波阻片大多数情况下由折射率为1以上的介质构成，因此，通过仅在从输出波导42c的射出的光的光路上配置折射率为1以上的偏振旋转部71b的结构，能够追加进行利用偏振旋转部71b与空气的折射率之差的光路长度的调整。
并且，通过变更虚拟元件的折射率和厚度也能够调整光路长度。
并且，如图10所示，作为偏振合成部7的偏振合成元件，也可以利用偏振分光器(Polarization Beam Splitter:PBS)。在图10中示出，将三棱镜型反射镜75配置于输出波导42b侧(附图上侧)，且将偏振分光器76配置于输出波导42c侧(附图下侧)的例子。也可以利用这种部件来构成偏振合成部7。另外，在图10所示的偏振合成部7中，合波光学系统的第一面成为反射镜75中的光的入射面75a以及偏振分光器76中的光的入射面76a，第二面成为偏振分光器76中的被合波的光的出射面76b。
以上，对本实施方式所涉及的光调制器进行了说明，但本发明的一实施方式所涉及的光学设备并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，对DP-QPSK调制方式的光调制器进行了说明，但是也能够将本发明的结构适用于其他光调制器，该其他光调制器具有将从两个调制部输出的光进行合波并使用的结构。
并且，上述实施方式中所记载的内容对如下结构进行了说明，即为了使两个光信号输出的时序相同(设为L1＝L2)，针对偏振合成元件内的光路长度较短的一侧，配置将基板侧的光路长度延长的结构。然而，作为提高光信号的质量的方法，也能够采用在使两个光信号的输出刚好偏离半比特量的状态下计时的方法。在该情况下也可以形成为如下结构，即例如针对偏振合成元件内的光路长度较短的一侧，配置将基板侧的光路长度缩短的结构，将L1与L2之差设为两个光信号的输出偏离半比特量的结构。
并且，如专利文献2所示，聚光部件6a、6b也可以作为透镜阵列而一体成形。
进而，偏振旋转部71和长度调整用的折射率1以上的介质65也可以组装在光调制元件4的输出波导42b、42c上。
并且，光调制元件并不限定于在上述实施方式中进行说明的LN，也可以为聚合物或半导体。
标号说明
1、1A、1B-光调制器，2-光输入部，3-中继部，4-光调制元件，5-终端部，6a、6b-聚光部件，7-偏振合成部，8-光输出部，9-监视部，10-框体，41-基板，42b、42c-输出波导，71-偏振旋转部，72-偏振合成元件。

Claims (9)

1.一种光调制器，具有波导基板和合波光学系统，
所述波导基板具有：第一调制部，具有第一光波导以及用于对通过该第一光波导内的光进行调制的第一调制电极；
第二调制部，具有与所述第一光波导不同的第二光波导以及用于对通过该第二光波导内的光进行调制的第二调制电极；
第一光路，为与所述第一调制部连接的光波导，对被所述第一调制部调制的光进行波导，并从出射端面射出；以及
第二光路，为与所述第二调制部连接的光波导，对被所述第二调制部调制的光进行波导，并从所述出射端面射出，
所述合波光学系统包括第一面以及与该第一面相对的第二面，使从所述第一光路射出的第一出射光和从所述第二光路射出的第二出射光分别从所述第一面上的彼此不同的位置入射，并在所述第二面的合波点将所述第一出射光和第二出射光合波并射出，
所述第一出射光在所述第一面与所述合波点之间的光路长度比所述第二出射光在所述第一面与所述合波点之间的光路长度长，
所述第一调制部与所述第一面之间的光路长度和所述第二调制部与所述第一面之间的光路长度彼此不同，所述光调制器的特征在于，
所述第一光路的几何长度小于所述第二光路的几何长度，
所述第一光路的输出端与所述第一出射光在所述第一面上的入射位置之间和所述第二光路的输出端与所述第二出射光在所述第二面上的入射位置之间包括光在空气中传播的光路，且所述第一光路的输出端与所述第一出射光在所述第一面上的入射位置之间的光路的几何长度大于所述第二光路的输出端与所述第二出射光在所述第二面上的入射位置之间的光路的几何长度，
所述第一出射光在所述第一面上的入射位置与所述合波点之间的光路的几何长度大于所述第二出射光在所述第一面上的入射位置与所述合波点之间的光路的几何长度，
所述第一调制部的所述出射端面侧的端部与所述合波点之间的光路的几何长度大于所述第二调制部的所述出射端面侧的端部与所述合波点之间的光路的几何长度，所述第一调制部的所述出射端面侧的端部与所述合波点之间的光路的光路长度等于所述第二调制部的所述出射端面侧的端部与所述合波点之间的光路的光路长度。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，
所述第一调制部与所述第一面之间的光路长度比所述第二调制部与所述第一面之间的光路长度长。
3.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，
所述第一调制部与所述第一面之间的光路长度比所述第二调制部与所述第一面之间的光路长度短。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光调制器，其特征在于，
所述第一出射光和所述第二出射光朝向预定的出射方向平行地射出，
在设置有所述第一光波导及所述第二光波导的波导面内，当将所述波导基板的所述出射端面与所述出射方向所成的角设为θ时，为0°<θ<90°。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的光调制器，其特征在于，
设置有所述第一调制部及所述第二调制部的位置沿所述波导基板上的光的波导方向而彼此不同。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的光调制器，其特征在于，
所述第二光路还包括延长路径区域，该延长路径区域沿着与所述波导基板上的光的波导方向不同的方向延伸。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的光调制器，其特征在于，
所述合波光学系统包括：偏振旋转构件，使所述第一出射光入射，并射出第一方向的直线偏振光即第一直线偏振光，并且使所述第二出射光入射，并射出与该第一方向正交的第二方向的直线偏振光即第二直线偏振光；以及
偏振合成构件，使从所述偏振旋转构件射出的所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光入射，并将所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光进行合波而输出，
所述合波光学系统的所述第一面为在所述偏振合成构件中使所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光入射的面，
所述合波光学系统的所述第二面为在所述偏振合成构件中将所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光进行合波并射出的面，
在比所述偏振旋转构件靠前段的所述第一出射光及所述第二出射光的至少一方的光路上，还包括折射率大于1的介质。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的光调制器，其特征在于，
所述合波光学系统包括：偏振旋转构件，使所述第一出射光入射，并射出第一方向的直线偏振光即第一直线偏振光，并且使所述第二出射光入射，并射出与该第一方向正交的第二方向的直线偏振光即第二直线偏振光；以及
偏振合成构件，使从所述偏振旋转构件射出的所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光入射，并将所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光进行合波而输出，
所述合波光学系统的所述第一面为在所述偏振合成构件中使所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光入射的面，
所述合波光学系统的所述第二面为在所述偏振合成构件中将所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光进行合波并射出的面，
所述第一出射光及所述第二出射光具有相同的偏振面，
所述偏振旋转构件由波阻片构成，所述波阻片在所述第二出射光的光路上使所述第二出射光入射而使偏振面旋转90°，并射出所述第二直线偏振光。
9.一种光调制器，具有波导基板和合波光学系统，
所述波导基板具有：第一调制部，具有第一光波导以及用于对通过该第一光波导内的光进行调制的第一调制电极；
第二调制部，具有与所述第一光波导不同的第二光波导以及用于对通过该第二光波导内的光进行调制的第二调制电极；
第一光路，为与所述第一调制部连接的光波导，对被所述第一调制部调制的光进行波导，并从出射端面射出；以及
第二光路，为与所述第二调制部连接的光波导，对被所述第二调制部调制的光进行波导，并从所述出射端面射出，
所述合波光学系统包括第一面以及与该第一面相对的第二面，使从所述第一光路射出的第一出射光和从所述第二光路射出的第二出射光分别从所述第一面上的彼此不同的位置入射，并在所述第二面的合波点将所述第一出射光和第二出射光合波并射出，
所述第一出射光在所述第一面与所述合波点之间的光路长度比所述第二出射光在所述第一面与所述合波点之间的光路长度长，
所述第一调制部与所述第一面之间的光路长度和所述第二调制部与所述第一面之间的光路长度彼此不同，所述光调制器的特征在于，
所述合波光学系统包括：偏振旋转构件，使所述第一出射光入射，并射出第一方向的直线偏振光即第一直线偏振光，并且使所述第二出射光入射，并射出与该第一方向正交的第二方向的直线偏振光即第二直线偏振光；以及
偏振合成构件，使从所述偏振旋转构件射出的所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光入射，并将所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光进行合波而输出，
所述合波光学系统的所述第一面为在所述偏振合成构件中使所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光入射的面，
所述合波光学系统的所述第二面为在所述偏振合成构件中将所述第一直线偏振光及所述第二直线偏振光进行合波并射出的面，
将三棱镜型反射镜配置于第一光路侧，且将偏振分光器配置于第二光路侧，利用这种部件来构成所述偏振合成构件。
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