CN113646692A - 光调制元件以及光调制模块 - Google Patents

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Abstract

实现一种光调制元件，不会导致高频特性以及光调制特性的劣化，且不会导致框体尺寸的增大，而能够与电子电路一同收容到同一框体内。光调制元件包含：两个马赫‑曾德尔型光波导，设在基板上；分支波导，将从基板的外部输入的输入光分支为两束；两个连接波导，将经分支波导分支的光分别导向两个马赫‑曾德尔型光波导；以及电极，分别控制在构成两个马赫‑曾德尔型光波导的光波导中传播的光波，两个马赫‑曾德尔型光波导各自的并行波导以沿着基板的一边延伸的方式而构成，分支波导以从所述一边所处的方向输入光的方式而配设，且形成为，关于向所述分支波导输入的光的传播方向呈线对称且经分支的两束光朝向与所述传播方向不同的方向输出。

Description

光调制元件以及光调制模块
技术领域
本发明涉及一种光调制器以及光调制模块。
背景技术
在高速/大容量光纤通信系统中，多使用装入有波导型光调制器的光发送装置。其中，将具有电光学效应的LiNbO3(以下也称作LN)用于基板的光调制元件与使用磷化铟(InP)、硅(Si)、或者砷化镓(GaAs)等半导体系材料的调制元件相比，光的损失少且能实现宽频带的光调制特性，因此被广泛用于高速/大容量光纤通信系统。
另一方面，光纤通信系统中的调制方式受到近年来的传输容量的增大化的潮流，四相相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)或双极化四相相移键控(DualPolarization-Quadrature Phase Shift Keying，DP-QPSK)等多值调制或者在多值调制中导入偏振复用的传输格式成为主流。
近年来的国际互联网服务(Internet Service)的普及加速导致通信量的进一步增大，如今也在推进关于光通信系统的、持续性的高速大容量化的研讨。另一方面，对于装置的小型化的要求不变，除了光调制元件其自身的小型化以外，也在推进将电子电路和光调制元件收容到一个框体内而集成化为光调制模块等的努力。
例如，提出了一种光调制模块，其将光调制元件和驱动所述光调制元件的高频驱动放大器集成收容到一个框体内，将光输入/输出部并列配置于所述框体的单侧短边，由此来谋求小型、集成化。
图6是表示进行如上所述的集成化之前的、构成作为单体而使用的DP-QPSK调制器的光调制元件的以往结构的一例的图。构成DP-QPSK调制器的光调制元件600包含：输入波导532，构成在作为LN的基板530上，接收从图示左方输入的光；以及分支波导534，将所输入的光分支为具有相同光量的两束光。而且，光调制元件600包含对经分支波导534分支的各束光进行调制的两个调制部、即所谓的巢(nest)型马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)型光波导540a、540b(分别以图示一点链线包围的部分)。
巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b分别包含：分别设在构成一对并行波导的两个波导部分的两个马赫-曾德尔型光波导544a(图示虚线内部分)、546b(图示两点链线内部分)以及544b(图示虚线内部分)、546b(图示两点链线内部分)。由此，巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b对分别从调制光输入端542a、542b输入的光分别进行QPSK调制后，将调制后的光(输出)从各个输出波导548a、548b输出向图示右方。
这两个输出光随后由配设在基板530外的光学零件进行偏振合成而汇聚为一个光束，经由例如透镜而输入至光纤终端，并被导向传输路光纤。
在基板530上，设有信号电极550a、552a、550b、552b，所述信号电极550a、552a、550b、552b用于使构成巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的合计四个马赫-曾德尔型光波导544a、546a、544b、546b分别进行调制动作。信号电极550a、552a、550b、552b例如分别包含两个接地电极与由所述两个接地电极夹着的一个中心电极。
信号电极550a、552a分别将两端部排列在例如基板530的图示上侧的长边的左方以及右方。而且，信号电极550b、552b分别将两端部排列在例如基板530的图示下侧的长边的左方以及右方。信号电极550a、552a以及550b、552b通过与图示右方的端部排列554a以及554b连接的终端电阻(未图示)而终结。由此，从排列在图示左方的端部输入的高频电信号成为行波而在信号电极550a、552a、550b、552b内传播。例如在使光调制元件600进行超过100Gb/s的传输率的调制时，所述高频电信号具有微波区域的频率。
另外，在基板530上，根据需要还设有偏压电极556a、558a、556b、558b，所述偏压电极556a、558a、556b、558b用于调整巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的动作点。
具有所述结构的以往的DP-QPSK调制器尽管可作为单体而良好地发挥功能，但在朝向进一步的高速化而进行与如上所述的电子电路的集成化时，尚存在若干改善的余地。其一在于，由于光的输入/输出部(输入波导532、输出波导548a、548b)是设在基板530的在图示左右相向的两个短边，因此信号电极550a、552a以及550b、550b的端部要避开这些短边而分别设在基板530的图示上下的两个长边。即，为了避开配置的冲突，分别将光的输入/输出部配设在两个短边，将信号电极550a等的端部配设在两个长边。
一般而言，为了尽可能防止在所述信号电极中传播的微波能量泄漏到空中，理想的是，使微波传播的信号电极以极力不含曲折部或弯曲部的方式来构成。与此相对，在所述以往的光调制元件600中，为了避免与所述光的输入/输出部在配置空间上的冲突，将信号电极550a、552a以及550b、550b各自的端部设在基板530各自的长边，其结果，信号电极550a、552a、550b、550b各自在分别到达马赫-曾德尔型光波导544a、546a、544b、546b为止的区间，可能包含含有弯曲线路(曲线线路)等的曲折部。
作为减少此种信号电极中的曲折部的结构，以往提出了下述结构：如图7所示的光调制元件700那样，包括弯曲成L字型的输入波导632，接受从相对于巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的光波导的延伸方向为正交的方向而来的光输入(专利文献1)。
而且，作为其他结构，以往提出了下述结构：如图8所示的光调制元件800那样，取代图6中的分支波导534，而包括多模干涉(Multimode Interference，MMI)耦合器734，所述MMI耦合器734将沿相对于巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的光波导的延伸方向为正交的方向传播的光输入分支为两束光，将两束分支光朝向与所述光输入的传播方向相同的方向输出(专利文献2)。此结构中，从MMI耦合器734输出的各分支光经由包含用于将它们的传播方向弯曲90度的弯曲波导的连接波导，而分别输入至巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b。
另外，在图7、图8中，对于与图6所示的构成元件相同的构成元件，使用与图6所示的符号相同的符号来表示。
图7以及图8所示的光调制元件700、700中，输入光是从基板530的长边侧(分别为图示上侧的边)输入，因此能够使信号电极650a、652a、650b、652b以及信号电极750a、752a、750b、750b从基板530的一个短边(分别为图示左侧的边)直至巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b为止，不曲折而沿着巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的延伸方向呈直线状地构成。因此，即便伴随传输率的高速化而高频信号的频率增加，也能避免微波从这些信号电极泄漏。
但是，在图7中表示了一例的专利文献1的结构中，由于导入了L字型的输入波导632，因此基板530不得不在长度方向上长出图示的长度a。因此，违背了所述的对光调制元件的小型化的要求。而且，由于直接使用分支波导534，因此若为了降低两个巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b间的串扰而扩大这些巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的间隔，则从分支波导534分别到达巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的连接波导的长度将变长，从而基板530的长度将变长。这是因为，为了在保持连接波导的长度为固定的状态下扩大所述间隔，必须缩小设在连接波导的弯曲部分的曲率半径，但由于与弯曲损失的关系，而无法无止境地缩小所述曲率半径。
因此，例如在因传输率的增加等而驱动巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的高频电信号的频率增加的情况下，若欲扩大所述间隔而降低串扰，则基板530的长度方向将进一步扩大，从而更难以应对所述小型化的要求。
而且，在图8中表示了一例的专利文献2的结构中，如上所述，从MMI耦合器734输出的各个分支光经由包含用于将它们的传播方向弯曲90度的弯曲波导的连接波导，而分别输入至巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b。因此，与所述同样地，由于弯曲波导部分的曲率半径的限制，为了形成连接波导，必须确保基板部分的面积达到一定以上，从而难以实现基板530的小型化。
另一方面，若欲使MMI耦合器734的分支输出光朝向与所述MMI耦合器734的输入光的传播方向不同的方向输出，则构成MMI耦合器734的模式干涉部分的设计将复杂化，有可能难以高精度地实现所期望的(例如1：1的)分支比。
即，所述以往的光调制元件在与电子电路一同收容到同一框体内的用途中，还存在改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-164243号公报
专利文献2：日本专利特开2014-112219号公报
发明内容
发明所要解决的问题
根据所述背景，期望实现一种光调制元件，不会导致高频特性以及光调制特性的劣化，且不会导致框体尺寸的增大，而能够与电子电路一同收容到同一框体内。
解决问题的技术手段
本发明的一实施例是一种光调制元件，包含：两个马赫-曾德尔型光波导，设在基板上；分支波导，将从所述基板的外部输入的输入光分支为两束；两个连接波导，将经所述分支波导分支的光分别导向所述两个马赫-曾德尔型光波导；以及电极，分别控制在构成所述两个马赫-曾德尔型光波导的光波导中传播的光波，其中，所述两个马赫-曾德尔型光波导各自的并行波导以沿着所述基板的一边延伸的方式而构成，所述分支波导以从所述一边所处的方向输入光的方式而配设，且形成为，关于向所述分支波导输入的光的传播方向呈线对称且经分支的两束光朝向与所述传播方向不同的方向输出。
根据本发明的另一实施例，所述分支波导包含Y分支光波导，所述Y分支光波导关于向所述分支波导输入的光的传播方向而呈线对称地形成。
根据本发明的另一实施例，所述分支波导形成为，从所述线对称地形成的部分输出时的两个分支输出光的间隔比所述两个马赫-曾德尔型光波导各自的光输入端的间隔小。
根据本发明的另一实施例，所述电极分别形成为，沿着所述两个马赫-曾德尔型光波导所延伸的方向而延伸至与所述一边不同的所述基板的另一边为止。
根据本发明的另一实施例，所述两个马赫-曾德尔型光波导分别为巢型马赫-曾德尔型光波导，所述巢型马赫-曾德尔型光波导在构成所述马赫-曾德尔型光波导的两个并行波导中分别包含其他马赫-曾德尔型光波导。
根据本发明的另一实施例，所述两个连接波导均包含直线波导与弯曲波导，且构成为，从所述分支波导的光的流入部直至到达所述两个马赫-曾德尔型光波导各自的光输入端为止的所有传播损失彼此相等。
根据本发明的另一实施例，所述两个连接波导构成为，从所述分支波导的光的流入部直至所述两个马赫-曾德尔型光波导的光输入端为止的各个光路长度彼此相同。
根据本发明的另一实施例，所述基板是具有两个相向的短边与比所述短边长的两个相向的长边的矩形，所述一边为所述长边的任一个，向所述分支波导输入时的光的传播方向是沿着所述短边的方向。
本发明的另一实施例是一种光调制模块，包括：所述任一个光调制元件；电子电路，驱动所述光调制元件；以及框体，收容所述光调制元件与所述电子电路。
另外，本说明书中包含2019年3月29日提出申请的日本专利申请特愿2019-067621号的所有内容。
发明的效果
根据本发明，能够实现一种光调制元件，不会导致高频特性以及光调制特性的劣化，且不会导致框体尺寸的增大，而能够与电子电路一同收容到同一框体内。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的光调制模块的结构的图。
图2是表示图1所示的光调制模块中所用的光调制元件的结构的图。
图3是表示能够用于图1所示的光调制器的光调制元件的第一变形例的图。
图4是表示能够用于图1所示的光调制器的光调制元件的第二变形例的图。
图5是表示能够用于图1所示的光调制器的光调制元件的第三变形例的图。
图6是表示能以单体而使用的以往的光调制元件的结构的图。
图7是表示与电子电路一同收容到同一框体内的光调制元件的第一以往例的图。
图8是表示与电子电路一同收容到同一框体内的光调制元件的第二以往例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的第一实施方式的光调制模块100的结构的图。光调制模块100具有框体102、与收容在所述框体102内的光调制元件104以及对所述光调制元件104进行驱动的电子电路106。光调制元件104例如为DP-QPSK调制器。而且，光调制元件104例如包含具有一对短边和比所述短边长的一对长边的矩形。另外，框体102最终在其开口部固定有作为板体的罩(未图示)，其内部被气密密封。
而且，光调制模块100具有：信号管脚110a、110b、110c、110d，用于输入光调制元件104的调制中所用的电信号；以及穿通(feed-through)部108，用于将这些信号管脚110a、110b、110c、110d导入框体102内。本实施例中，从所述四个信号管脚110a、110b、110c、110d输入四个电信号，所述四个电信号用于分别对构成光调制元件104所包括的两个巢型马赫-曾德尔调制器的四个马赫-曾德尔调制器进行驱动。
进而，光调制模块100具有：输入光纤114，用于向框体102内输入光；以及输出光纤120，将经光调制元件104调制的光导向框体102的外部。
此处，输入光纤114以及输出光纤120经由作为固定构件的支架122以及124而分别固定于框体102。从输入光纤114输入的光通过配设在支架122内的透镜130而进行了准直后，经由棱镜132以及透镜134而从光调制元件104的一长边侧(图示上侧的长边侧)输入至所述光调制元件104。但这只是一例，光向光调制元件104的输入例如也能够通过下述方式来进行，即，将输入光纤114经由支架122而导入至框体102内，将所述导入的输入光纤114的端部配置于光调制元件104的一长边侧。
而且，光调制模块100具有光学单元116，所述光学单元116对从光调制元件104输出的两束经调制的光进行偏振合成。经偏振合成而从光学单元116输出的光通过延伸至框体102的内部为止的支架124内所配设的透镜118而聚光，从而耦合至输出光纤120。
从电子电路106输出的、驱动光调制元件104的高频电信号例如通过引线接合等，从电子电路106的基板直接或者经由中继基板而间接地连接至光调制元件104的信号电极(后述)的一端。而且，光调制模块100在框体102内包括具有规定阻抗的两个终端器112a以及112b。
图2是表示收容在图1所示的光调制模块100的框体102内的光调制元件104的结构的一例的图。光调制元件104例如是进行DP-QPSK调制的波导型光元件，例如包含形成在含有LN的基板230上的光波导(图示粗线的虚线)。这些光波导可采用通过在基板230的表面使Ti热扩散而形成的光波导，但并不限于此。这些光波导例如也可为凸棱型光波导，所述凸棱(rib)型光波导是使基板230薄板化至数微米的厚度为止，并使形成光波导的线部分的厚度比其他部分的厚度厚，由此来使所述线部分的有效折射率高于其他部分而形成。
基板230例如为矩形，具有：两个短边260a、260b，沿图示上下方向延伸且相向；以及彼此相向的两个长边260c、260d，沿与所述短边260a、260b正交的图示左右方向延伸且长度比短边260a、260b长。例如，基板230的短边260a、260b彼此平行地相向，长边260c、260d彼此平行地相向，短边260a、260b的延伸方向与长边260c、260d的延伸方向正交。
光调制元件104具有分别进行QPSK调制动作的两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b(分别以图示一点链线包围的部分)。这些巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b分别包含在构成一对并行波导的两个波导部分分别设置的两个马赫-曾德尔型光波导244a(图示虚线的矩形内)、246b(图示两点链线的矩形内)以及244b(图示虚线的矩形内)、246b(图示两点链线的矩形内)。由此，巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b对分别从调制光输入端242a、242b输入的光分别进行QPSK调制，并将调制后的光(输出)从各个输出波导248a、248b予以输出。
本实施方式中，构成巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的四个马赫-曾德尔型光波导244a、246b、244b、246b(因此，这些马赫-曾德尔型光波导244a、246b、244b、246b各自的并行波导)以沿着基板230的一边即例如长边260c或260d延伸的方式而构成。
在基板230上，设有信号电极250a、252a、250b、252b，所述信号电极250a、252a、250b、252b用于使构成巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的合计四个马赫-曾德尔型光波导244a、246a、244b、246b分别进行调制动作。信号电极250a、252a、250b、252b例如分别包含两个接地电极与由所述两个接地电极夹着的一个中心电极。
信号电极250a、252a、250b、252b分别形成为，沿着两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b所延伸的方向，延伸至与所述一边即长边260c或260d不同的、基板230的另一边即例如短边260a为止。
换言之，本实施方式中，信号电极250a、252a、250b、252b从图示左方的短边260a，沿着巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的延伸方向(因此，沿着长边260c、260d的延伸方向)，呈直线地延伸至构成巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的马赫-曾德尔型光波导244a、246a、244b、246b为止。而且，信号电极250a、252a、250b、252b在配设于短边260a的端部与电子电路106的信号输出电极分别连接。由此，在光调制元件104中，在短边260a从电子电路106输入的四个高频电信号不改变其传播方向而传播至四个马赫-曾德尔型光波导244a、246a、244b、246b。其结果，光调制元件104中，从电子电路106输入的高频电信号的泄漏得到抑制，因此能够将光调制元件104与电子电路106一同收容到同一框体102内，而不会导致高频特性的劣化。
信号电极250a、252a形成为，在沿着巢型马赫-曾德尔型光波导240a的延伸方向而延伸后，朝向长边260c弯曲。并且，信号电极250a、252a在长边260c上的端部排列254a中连接于终端器112a。而且，信号电极250b、252b形成为，在沿着巢型马赫-曾德尔型光波导240b的延伸方向而延伸后，朝向长边260d弯曲。并且，信号电极250b、252b在长边260d上的端部排列254b中连接于终端器112b。由此，在短边260a从电子电路106输入的四个高频电信号各自在信号电极250a、252a、250b、252b内作为行波而传播。
在光调制元件104中，进而在基板230上，根据需要还设有偏压电极256a、258a、256b、258b，所述偏压电极256a、258a、256b、258b用于调整巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的动作点。
对光调制元件104的输入光是从与基板230的长边260c连接的输入光纤114输入。
尤其，本实施方式的光调制元件104中，不具有图7所示的以往的光调制元件700中的分支波导534那样的、沿着巢型马赫-曾德尔型光波导540a、540b的延伸方向来输入光的分支波导。
取代于此，在光调制元件104中，包括分支波导234，所述分支波导234配设成，从基板230的所述一边即长边260c所处的方向输入光。而且，分支波导234包含Y分支光波导，所述Y分支光波导形成为，关于向所述分支波导234输入的光的传播方向呈线对称且经分支的两束光朝向与所述传播方向不同的方向输出。此处，本实施方式中，分支波导234配设成，从长边260c所处的方向输入至所述分支波导234的光的传播方向成为沿着短边260a的方向。
而且，从分支波导234输出的两个分支输出分别通过连接波导270a、270b，而被引导连接至巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的调制光输入端242a、242b。
此处，本实施方式中，分支波导234例如形成为，从所述线对称地形成的部分(图2中以表示分支波导234的矩形的虚线包围的部分)输出时的两个分支输出光的间隔W1比两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b各自的光输入端即调制光输入端242a、242b的间隔W2小(即，W1＜W2)。另外，调制光输入端242a、242b除了图2所示的位置以外，还可定义为构成巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b各自的输入部的两个分支波导的分支点280a、280b的位置。此时，间隔W2被定义为两个分支点280a、280b间的距离。
进而，本实施方式中，如图2所示，连接波导270a、270b包含直线波导与弯曲波导。并且，连接波导270a、270b构成为，从分支波导234的光的流入部直至到达两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b各自的调制光输入端242a、242b为止的所有传播损失彼此相等。由此，例如即便在分支波导234的分支比在设计上与1：1存在偏差的情况下，也能够通过连接波导270a、270b的弯曲波导部分的弯曲损失等来修正所述偏差，从而设计自由度提高。
如上所述，具有所述结构的光调制元件104未使用图6中的分支波导534那样的、沿着巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的延伸方向来输入光的分支波导，因此不需要使用图7所示的弯曲成L字型的输入波导632，不会发生图7中的那样的图示左右方向的尺寸的增加(图示中以“a”所示的长度的增加)。
而且，构成分支波导234的Y分支波导不同于图8所示的以往的光调制元件800中的MMI耦合器734，即便形成为相对于所输入的光的传播方向而经分支的两个分支光朝向不同的方向输出，也能够容易地构成为高精度地等分配输入光(即，能够容易地实现1：1的分支比)。因此，能够将对两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b输入的光的光量设为相同，从而容易地抑制调制波形中的形变的产生。
进而，构成分支波导234的Y分支波导只要相对于输入光的传播方向的线段而呈线对称地构成以确保1：1的分支比即可，未必需要如上述那样使两个分支输出光朝与所述输入光相同的方向输出。因此，在分支波导234中可设计成，在维持所述线对称的形状的范围内，使其中一个分支输出的出射方向朝向距所述分支波导234较近的巢型马赫-曾德尔型光波导240a的方向。因此，与使用像图8所示的MMI耦合器734那样朝与输入的光的方向相同的方向输出分支输出光的分支波导的情况相比，不需要使光的方向变化90度，而且，从输入至分支波导234起经过连接波导270a直至到达调制光输入端242a为止的路径中的光的传播方向的变化无拐点(即，图2的结构中，所述路径中的光的传播方向的变化始终为一方向(半时针方向)，不会在中途变为反方向(顺时针方向))。因此，光调制元件104中，能够使到达所述较近的巢型马赫-曾德尔型光波导240a的调制光输入端242a的连接波导270a具有更大的曲率半径且更短地形成。
另一方面，由于所述分支波导234的分支点的对称性，分支波导234中的另一个分支输出的出射方向将朝向远离较远的巢型马赫-曾德尔型光波导240b的方向出射。但是，到达所述较远的巢型马赫-曾德尔型光波导240b的调制光输入端242b的连接波导270b可构成得比连接波导270a长，因此能够在光波导的弯曲损失的限制(即，曲率半径的限制)范围内自由且容易地设计。
而且，如上所述，从分支波导234输出的分支输出光通过连接波导270a、270b而与巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的调制光输入端242a、242b连接。因此，例如在想要扩大巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的间隔W2以改善串扰的情况下，只要调整连接波导270a、270b的沿着短边260a的延伸距离即可，不需要扩大分支波导234中的分支输出光的间隔W1。因此，光调制元件104中，不同于图7所示的以往的光调制元件700，即便扩大巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的间隔，也不需要扩大基板230的长度方向(即，沿着长边260c、260d的方向)的长度。
根据以上，光调制元件104可与电子电路106一同收容到同一框体102内，而不会导致高频特性以及光调制特性的劣化，且不会导致自身尺寸的增大(因而，不会导致框体102的尺寸增大)。
接下来，对能够用于第一实施方式的光调制模块100的光调制元件104的变形例进行说明。
＜第一变形例＞
图3是表示第一变形例的光调制元件304的结构的图。图3中，对于与图2所示的光调制元件104相同的构成元件，使用与图2中的符号相同的符号来表示，并引用关于所述图2的说明。
图3所示的光调制元件304具有与光调制元件104同样的结构，但不同之处在于，取代输入波导232而具有输入波导332。光调制元件104中的输入波导232将从长边260c输入的输入光不改变其传播方向而导向分支波导234，与此相对，本变形例的光调制元件304的输入波导332在使从短边260b输入的输入光沿着长边260c传播后，使其传播方向变化90度而连接至分支波导234。即，构成为，既接收来自短边260b的输入光，又从长边260c所处的方向将光输入至分支波导234。
对于具有所述结构的光调制元件304而言，在将所述光调制元件304收容到光调制模块100的框体102中而使用的情况下，不同于使用光调制元件104的情况，不需要在框体102的内部使输入光纤114朝向长边260c弯曲90度。因此，在使用光调制元件304的情况下，不需要框体102内的用于引绕输入光纤114的空间，例如电子电路106的面积保持不变，通过变更其形状，便能够使框体102的宽度方向(图示上下方向)的尺寸进一步小型化。
＜第二变形例＞
图4是表示第二变形例的光调制元件404的结构的图。图4中，对于与图2所示的光调制元件104相同的构成元件，使用与图2中的符号相同的符号来表示，并引用关于所述图2的说明。
图4所示的光调制元件404具有与光调制元件104同样的结构，但不同之处在于，取代连接波导270a而具有连接波导270a′。连接波导270a′具有与连接波导270a同样的结构，但不同之处在于，使从分支波导234输出的光暂时朝向与分支波导234的输入光的传播方向相同的方向传播后，导向调制光输入端242a。
图4的结构中，不同于像图2或图3那样在分支波导234处的分支后立即朝向马赫-曾德尔型光波导240a的调制光输入端242a形成连接波导270a的结构，连接波导270a′包含相对于连接波导270b的直线波导部分而以狭窄的间隔并行地设置的直线波导部分。由此，图4的结构中，既能抑制基板230的长度方向(图示左右方向)的大小，又能将分支后的波导连接于多个马赫-曾德尔型光波导240a、240b，因此能够增加多个马赫-曾德尔型光波导240a、240b的配置的自由度。
＜第三变形例＞
图5是表示第三变形例的光调制元件504的结构的图。图5中，对于与图2所示的光调制元件104相同的构成元件，使用与图2中的符号相同的符号来表示，并引用关于所述图2的说明。
图5所示的光调制元件504具有与光调制元件104同样的结构，但不同之处在于，取代连接波导270a而包括连接波导470a。连接波导470a具有与连接波导270a同样的结构，但不同之处在于，在其中途含有蛇行部472。由此，连接波导470a、270b构成为，从分支波导234的光的流入部直至两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的光输入端即调制光输入端242a、242b为止的各自的光路长度彼此相同。
具有所述结构的光调制元件504构成为，从输入波导232的长边260c的端部直至分别到达调制光输入端242a、242b为止的光路长度彼此相等，因此例如适合于下述情况，即，想要使对两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b输入的光的相位在调制光输入端242a、242b中彼此相同。
另外，本发明并不限于所述实施方式及其变形例的结构，可在不脱离其主旨的范围内以各种方式来实施。
例如，本实施方式中，基板230例如是具有彼此平行地相向的两个短边260a、260b与彼此平行地相向的两个长边260c、260d，且短边260a、260b的延伸方向与长边260c、260d的延伸方向正交的矩形，但并不限于此。而且，巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b是沿着一边即长边260c或260d延伸，且分支波导234配设成，沿着另一边即短边260a的延伸方向而使光从长边260c所处的方向流入，但并不限于此。
基板230的短边260a、260b也可并非彼此平行及或长边260c、260d也可并非彼此平行。连接于分支波导234的两个马赫-曾德尔型光波导即巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b只要至少各自的并行波导沿着此种基板230的一边延伸即可，分支波导234只要配设成，从所述一边所处的方向输入光即可。
而且，所述的实施方式及其变形例中，光调制元件104、304、404包括分别进行QPSK调制的两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b而进行DP-QPSK调制，但并不限于此。例如，也可取代巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b，而包括分别进行通常的振幅调制的两个马赫-曾德尔型光波导，在通过输入波导232接收了来自一个光源的光之后，分别通过不同的高频电信号来进行调制并朝向两个输出光纤输出。
此时，通过使用与使用所述光调制元件104、304、404中的分支波导234的结构同样的结构，也能够将光调制元件与电子电路一同收容到同一框体内，而不会导致高频特性以及光调制特性的劣化，且不会导致光调制元件自身尺寸的增大(因而，不会导致框体尺寸的增大)。
而且，所述的实施方式及其变形例中，分别构成信号电极250a、252a、250b、252b的接地电极是彼此分离地设置，但并不限于此。信号电极250a、252a、250b、252b中的邻接的信号电极的邻接的两个接地电极也可在它们之间形成导体，由此形成为一个连续的接地电极。例如，在图2中，信号电极250a的图示下侧的接地电极也可朝图示下侧延伸，由此，与信号电极252a的图示上侧的接地电极合体而构成为一个接地电极。信号电极252a的图示下侧的接地电极与信号电极252b的图示上侧的接地电极、以及信号电极252b的图示下侧的接地电极与信号电极250b的图示上侧的接地电极也同样。
如以上所说明的那样，本实施方式所示的光调制元件104、304、404、504具有：两个马赫-曾德尔型光波导即巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b，设在基板230上；以及分支波导234，将从基板230的外部输入的输入光分支为两束。而且，光调制元件104、304、404、504具有：两个连接波导270a、270b，将经分支波导234分支的光分别导向所述两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b；以及信号电极250a、252a、250b、252b，为分别对在构成所述两个巢型马赫-曾德尔型光波导的光波导中传播的光波进行控制的电极。构成所述两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的各个光波导以沿基板230的一边即长边260c延伸的方式而构成。而且，分支波导234以从所述一边即长边260c所处的方向(例如沿着短边260a的延伸方向)输入光的方式而配设。并且，分支波导234形成为，关于向所述分支波导234输入的光的传播方向呈线对称且经分支的两束光朝向与所述传播方向不同的方向输出。
根据此结构，分支波导234配设成，从沿着巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b所延伸的方向的一边(长边260c)所处的方向输入光。因此，即使在使信号电极250a、252a、250b、252b沿着所述延伸的方向而延伸的情况下，也能够使光从与这些信号电极250a、252a、250b、252b的端部所处的方向不同的方向入射至基板230。因此，光调制元件104、304、404、504中，既能避免光朝基板230的入射位置与高频电信号的输入位置的冲突，又能使信号电极250a、252a、250b、252b从高频电信号的输入位置呈直线地沿着巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的延伸方向而形成，从而能够获得良好的高频特性。
尤其，所述结构中，如上所述，分支波导234被配设成，从沿着两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b所延伸的方向的一边(长边260c)所处的方向输入光，因此不同于专利文献1所记载的结构，即使在扩大两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的间隔的情况下，也不需要朝所述延伸方向扩大基板230。因此，不会导致基板230的尺寸增大，能够降低两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b间的串扰而获得良好的光学特性。
而且，尤其根据所述结构，分支波导234形成为，关于所输入的光的传播方向呈对称且经分支的两束光朝向与所述传播方向不同的方向输出，因此不需要从分支波导234朝向距所述分支波导234较近的巢型马赫-曾德尔型光波导240a来大幅(例如最大90度)改变光的传播方向。因此，光调制元件104、404中，与使用朝与所输入的光相同的方向输出分支光的MMI耦合器的专利文献2的结构相比，能够减小从分支波导234到达巢型马赫-曾德尔型光波导240a的连接波导270a的弯曲波导的部分的尺寸，因而，能够减小基板230的尺寸。
并且，作为这些效果的结果，光调制元件104、404可与电子电路106一同收容到所述框体102内，而不会导致高频特性以及光调制特性的劣化，且不会导致框体102尺寸的增大。
而且，光调制元件104、304、404、504中，分支波导234包含Y分支光波导，所述Y分支光波导关于向所述分支波导234输入的光的传播方向而呈线对称地形成。根据此结构，例如能够容易地形成可高精度地实现1：1的分支比的线对称的分支波导234。
而且，光调制元件104、304、404、504中，分支波导234形成为，从所述线对称地形成的部分输出时的两个分支输出光的间隔W1比两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b各自的光输入端的间隔W2小。
根据此结构，例如即使在扩大了两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的间隔的情况下，也不需要扩大基板230的尺寸。因此，既能有效地降低两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b之间的串扰，又能紧凑地构成光调制元件104、304、404、504。
另外，要确保分支波导234的分支比，则直至两个分支输出光之间隔开为容许所造成的影响的程度(在分支波导中传播的光波的光强度分布的两倍以上)为止，必须确保分支波导234的对称性。为此，更理想的是，两个分支输出光的间隔W1满足所述条件。
而且，光调制元件104、304、404、504中，信号电极250a、252a、250b、252b分别形成为，沿着两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b所延伸的方向而延伸至与基板230的所述一边(例如长边260c)不同的另一边(例如短边260a)为止。
根据此结构，能够将从所述另一边(短边260a)输入的高频电信号通过信号电极250a、252a、250b、252b沿着所述两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b所延伸的方向而呈直线地引导至两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的位置为止。因此，光调制元件104、304、404、504中，能够实现良好的高频特性。
而且，光调制元件104、304、404、504中，两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b各自在分别构成所述巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的两个并行波导中分别包含其他马赫-曾德尔型光波导244a、246a以及244b、246b。
根据此结构，能够在基板230上紧凑地构成DP-QPSK调制器。
而且，光调制元件104，304中，两个连接波导270a、270b均包含直线波导与弯曲波导，且构成为，从分支波导234的光的流入部直至到达两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b各自的调制光输入端242a、242b为止的所有传播损失彼此相等。
根据此结构，能够对构成连接波导270a、270b的直线波导以及弯曲波导各自的传播损失或弯曲损失进行调整，以使对两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b输入的光的量成为等量，从而设计自由度提高。
而且，光调制元件504中，两个连接波导470a、270b构成为，从分支波导234的光的流入部直至所述两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b的调制光输入端242a、242b为止的各个光路长度彼此相同。
根据此结构，能够使对两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b输入的光的相位高精度地一致。
而且，光调制元件104、304、404、504中，基板230包含具有两个相向的短边260a、260b与比所述短边260a、260b长的两个相向的长边260c、260d的矩形。而且，所述一边为长边260c、260d的任一个，向分支波导234输入时的光的传播方向为沿着短边260a、260b的方向。
根据此结构，例如在矩形的基板230中，从使信号电极250a、250b、252a、252b沿着长边260c延伸而到达短边260a的端部输入高频电信号，能够将来自外部的光朝基板230的入射位置配置于短边260a以外的边(例如长边260c或短边260b)。由此，既能避免高频电信号的输入位置与光输入位置的冲突，又能容易地实现使信号电极250a、250b、252a、252b呈直线地延伸至两个巢型马赫-曾德尔型光波导240a、240b为止的结构。
而且，所述实施方式所示的光调制模块100具有：光调制元件104、304、404、504中的任一个光调制元件；电子电路106，驱动所述光调制元件；以及框体102，收容所述光调制元件与电子电路106。
根据此结构，能够紧凑地构成具有良好的高频特性以及光调制特性的光调制模块100。
符号的说明
100：光调制模块
102：框体
104、304、404、504、600、700、800：光调制元件
106：电子电路
108：穿通部
110a、110b、110c、110d：信号管脚
112a、112b：终端器
114：输入光纤
116：光学单元
118：透镜
120：输出光纤
122、124：支架
230、530：基板
232、332、532、632、732：输入波导
234、534：分支波导
240a、240b、540a、540b：巢型马赫-曾德尔型光波导
242a、242b、542a、542b：调制光输入端
244a、244b、246a、246b、544a、544b、546a、546b：马赫-曾德尔型光波导
248a、248b、548a、548b：输出波导
250a、250b、252a、252b、550a、550b、552a、552b、650a、650b、652a、652b、750a、750b、752a、752b：信号电极
254a、254b、554a、554b：端部排列
256a、256b、258a、258b、556a、556b、558a、558b：偏压电极
260a、260b：短边
260c、260d：长边
270a、270b、470a：连接波导
472：蛇行部
734：MMI耦合器
280a、280b：分支点

Claims (9)

1.一种光调制元件，包含：两个马赫-曾德尔型光波导，设在基板上；分支波导，将从所述基板的外部输入的输入光分支为两束；两个连接波导，将经所述分支波导分支的光分别导向所述两个马赫-曾德尔型光波导；以及电极，分别控制在构成所述两个马赫-曾德尔型光波导的光波导中传播的光波，其中
所述两个马赫-曾德尔型光波导各自的并行波导以沿着所述基板的一边延伸的方式而构成，
所述分支波导以从所述一边所处的方向输入光的方式而配设，且
所述分支波导形成为，关于向所述分支波导输入的光的传播方向呈线对称且经分支的两束光朝向与所述传播方向不同的方向输出。
2.根据权利要求1所述的光调制元件，其中
所述分支波导包含Y分支光波导，所述Y分支光波导关于向所述分支波导输入的光的传播方向而呈线对称地形成。
3.根据权利要求1或2所述的光调制元件，其中
所述分支波导形成为，从所述线对称地形成的部分输出时的两个分支输出光的间隔比所述两个马赫-曾德尔型光波导各自的光输入端的间隔小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光调制元件，其中
所述电极分别形成为，沿着所述两个马赫-曾德尔型光波导所延伸的方向而延伸至与所述一边不同的所述基板的另一边为止。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光调制元件，其中
所述两个马赫-曾德尔型光波导分别为巢型马赫-曾德尔型光波导，所述巢型马赫-曾德尔型光波导在构成所述马赫-曾德尔型光波导的两个并行波导中分别包含其他马赫-曾德尔型光波导。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光调制元件，其中
所述两个连接波导均包含直线波导与弯曲波导，且构成为，从所述分支波导的光的流入部直至到达所述两个马赫-曾德尔型光波导各自的光输入端为止的所有传播损失彼此相等。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的光调制元件，其中
所述两个连接波导构成为，从所述分支波导的光的流入部直至所述两个马赫-曾德尔型光波导的光输入端为止的各个光路长度彼此相同。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光调制元件，其中
所述基板是具有两个相向的短边与比所述短边长的两个相向的长边的矩形，
所述一边为所述长边的任一个，
向所述分支波导输入时的光的传播方向是沿着所述短边的方向。
9.一种光调制模块，包括：
如权利要求1至8中任一项所述的光调制元件；
电子电路，驱动所述光调制元件；以及
框体，收容所述光调制元件与所述电子电路。
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