JP2008058436A - 光変調器および光送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より広い変調帯域を実現できる光変調器および光送信装置を提供する。
【解決手段】本発明の光変調器は、マッハツェンダ型光導波路２の一対の分岐導波路２３，２４に沿って信号電極３１および接地電極３２が形成され、光と電気信号の相互作用部の入力側に位置する第１領域Ａを順変調部１Ａ、出力側に位置する第２領域Ｂを逆変調部１Ｂとし、かつ、信号電極３１を伝搬する電気信号Ｅの高周波成分に対して第１領域Ａで発生する損失よりも第２領域Ｂで発生する損失が相対的に大きくなるように、信号電極３１と接地電極３１の間隔等が最適化されている。
【選択図】図１

Description

本発明は光通信で用いられる光変調器および光送信装置に関し、特に、電気光学効果を利用して光を変調する導波路型の光変調器およびそれを用いた光送信装置に関する。

例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_２）などの電気光学結晶を用いた光導波路デバイスは、結晶基板上の一部に金属膜を形成して熱拡散させるか、或いは、パターニング後に安息香酸中でプロトン交換するなどして光導波路を形成した後、その光導波路の近傍に電極を設けることで形成される。このような電気光学結晶を用いた光導波路デバイスの１つとして、例えば図２８に示すような光変調器が知られている。

一般に光変調器は光導波路の形状により、図２８の上段に示すような位相変調器と、図２８の下段に示すような強度変調器とに分けられる。位相変調器の場合は、基板１０１に形成した１本の光導波路１０２の上に信号電極１０３が形成される。また、強度変調器の場合は、光導波路１０２が入力導波路１２１、分岐部１２２、分岐導波路１２３，１２４、合波部１２５および出力導波路１２６からなり、一方の分岐導波路１２３上に信号電極１３１、他方の分岐導波路１２４上に接地電極１３２を設けたコプレーナ電極が形成される。

上記のような光変調器において、例えばｚ−カットの基板１０１を用いる場合には、ｚ方向の電界による屈折率変化を利用するため、光導波路１０２の真上に電極を配置する。具体的に、図２８下段の強度変調器の場合には、各分岐導波路１２３および１２４の上にそれぞれ信号電極１３１および接地電極１３２をパターニングすることになる。このとき、各分岐導波路１２３，１２４中を伝搬する光が信号電極１３１および接地電極１３２によって吸収されるのを防ぐために、基板１０１と各電極１３１，１３２との間に図示しないバッファ層が設けられる。バッファ層としては、厚さ０．２〜１μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等が用いられる。

上記のような光変調器を高速で駆動する場合は、信号電極１３１の出力端を図示しない抵抗を介して接地することで進行波電極とし、信号電極１３１の入力端からマイクロ波等の高周波電気信号Ｅを印加する。このとき、信号電極１３１と接地電極１３２の間で発生する電界によって、光導波路１０２の屈折率が変化する。このため、図２８上段の位相変調器では、光導波路１０２を伝搬する光Ｌの位相が電気信号Ｅに従って変調される。また、図２８下段の強度変調器では、各分岐導波路１２３，１２４の屈折率がそれぞれ変化し、各々を伝搬する光Ｌの位相差が変化して、強度変調された信号光Ｌが出力導波路１２６から出力されるようになる。

上記のように高速駆動される光変調器については、信号電極１３１の断面形状を変えて電気信号Ｅの実効屈折率を制御し、光Ｌと電気信号Ｅの伝搬速度を整合させることによって、広帯域の光応答特性が得られることが知られている。しかし、信号電極１３１を伝搬する電気信号Ｅは、その周波数が高くなるにつれて伝搬損失が大きくなるため、変調帯域が制限されて高速変調が困難になってしまうという課題がある。

光変調器の広帯域化に関する従来技術としては、例えば図２９に示すように、光Ｌと電気信号Ｅとの相互作用部のうち、入力側からある長さまでの部分の基板１０１の分極方向（結晶軸の方向）に対して、図中の破線で囲んだ残りの部分１１１の分極方向を反転させることにより、屈折率変化の向きを反対にした構成が提案されている（例えば、特許文献１−３参照）。この構成により、分極方向を反転させていない非反転領域での変調を順方向とすると、分極反転領域では逆向きの変調がかかるようになる。すなわち、分極反転された部分が逆変調部となり、その他の部分が順変調部となる。前述したように電気信号Ｅの損失は高周波で大きくなるため、分極反転領域における逆変調の強度は低周波では大きく、高周波では小さくなる。その結果、光変調器全体では低周波での変調が抑えられ、周波数依存性が小さくなる、つまり変調帯域が広がることになる。

また、光変調器等の応答特性の改善を図る他の従来技術として、信号電極および接地電極の電極幅を光の導波方向に沿って変化させることにより、電極間に高パルス状の変調信号を印加した場合に発生する音波（特に、弾性表面波）の共振を防止してリップルの発生を抑制するようにした構成も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００５−２８４１２９号公報 特開２００５−２２１８７４号公報 特開２００６−４７７４６号公報 特開２０００−２７５５８９号公報

しかしながら、上記のような逆変調を利用して広帯域化を図る従来の技術については、分極反転領域（逆変調部）における高周波帯の変調成分が十分には小さくなっておらず、高周波帯でもある程度の逆変調がかかるため、帯域の改善量が制限されてしまうという問題点がある。
また、信号電極および接地電極の電極幅を光の導波方向に沿って変化させることで応答特性の改善を図る従来の技術については、基板の圧電性に起因して発生する音波の共振による光への影響を低減することはできるものの、前述したような電気信号の高周波における伝搬損失の増加を有効に抑えることはできないため、広帯域化の実現が困難であるという課題がある。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、より広い変調帯域を実現できる光変調器およびそれを用いた光送信装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路に沿って前記基板上に形成された信号電極および該信号電極に距離を隔てて形成された接地電極と、を備え、前記光導波路を伝搬する光と前記信号電極を伝搬する電気信号とが相互に作用する相互作用部に設定した、光の伝搬方向の入力側に位置する第１領域および出力側に位置する第２領域の各々における変調の向きが逆向きとされた光変調器において、前記第１および第２領域は、前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対して前記第１領域で発生する損失よりも前記第２領域で発生する損失を相対的に大きくする構造を備えるものである。

上記のような構成の光変調器では、相互作用部の出力側の第２領域における電気信号の高周波成分に対する損失が、相互作用部の入力側の第１領域における電気信号の高周波成分に対する損失よりも相対的に大きくなることで、変調の向きが第１領域とは逆の第２領域における高周波帯での逆変調が、従来の逆変調を利用した光変調器よりも抑えられるようになるため、より広い変調帯域が実現されるようになる。

また、本発明の光送信装置は、上記のような光変調器を用いて、光源からの出射光を外部変調して送信するものである。このような光送信装置では、より速い速度で変調された光信号を外部に送信することができるようになる。

上記のような本発明の光変調器によれば、信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対する第２領域での損失を相対的に大きくしたことで、光変調器全体での変調帯域をより広帯域化することができ、従来よりも高速の変調が可能になる。このような光変調器を用いた光送信装置によれば、より広い帯域を有する光信号を送信することができるため、受信側でのエラーレート等の特性改善を図ることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明の第１実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。また、図２は、図１の光変調器におけるａ−ａ’断面およびｂ−ｂ’断面を拡大して示した図である。

図１および図２において、第１実施形態の光変調器は、例えば、電気光学効果を有する基板１と、該基板１に形成されたマッハツェンダ型の光導波路２と、基板１の表面に形成された電極３とを備えて構成される。
基板１は、例えばｚ−カットのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_２）等の結晶基板を使用し、光導波路２を伝搬する光と電極３を伝搬する電気信号Ｅとが相互に作用する領域（以下、相互作用部とする）について、光の入力端から長手方向（光の伝搬方向）に所定の長さに亘る入力側の第１領域Ａが順変調部１Ａとされ、残りの出力側の第２領域Ｂが逆変調部１Ｂとされている。逆変調部１Ｂには、図の破線で囲んだ分極反転領域１１が形成されている。分極反転領域１１は、基板１の分極方向（結晶軸の方向）を反転させた領域であり、例えば、レジスト等でパターニングした基板１に対してパルス高電界を印加するなどして形成される。

光導波路２は、例えば、入力導波路２１、分岐部２２、分岐導波路２３，２４、合波部２５および出力導波路２６を有し、マッハツェンダ干渉計を構成している。この光導波路２は、チタン（Ｔｉ)等の熱拡散やプロトン交換などの処理を施すことにより、基板１の表面に形成される。一対の分岐導波路２３，２４の間の距離（以下、導波路間隔とする）は、順変調部１Ａにおける導波路間隔よりも、逆変調部１Ｂにおける導波路間隔が相対的に狭くなっている。なお、順変調部１Ａから逆変調部１Ｂに移る境界部分では導波路間隔が徐々に狭くなるようにされている。また、上記の導波路間隔は、各分岐導波路２３，２４を伝搬する光にカップリングが生じるようになる間隔よりも広くなるように設計されている。

電極３は、信号電極３１および接地電極３２を有する。信号電極３１は、両端が基板１の一側面に位置し、中央部分が一方の分岐導波路２３上に沿うようにパターニングされている。接地電極３２は、信号電極３１に対して所要の距離を隔てて配置されている。電極３と基板１の表面との間には、光導波路２中を伝搬する光が電極３によって吸収されるのを防ぐために、ＳｉＯ_２などを用いたバッファ層４１が形成されている。

上記の信号電極３１は、図１で右下に位置する一端が図示しない抵抗を介して接地されることにより進行波電極とされ、変調データに対応した高周波の電気信号Ｅが図１で左下に位置する他端から印加される。信号電極３１と接地電極３２の間の距離（以下、電極間隔とする）は、順変調部１Ａにおける電極間隔よりも、逆変調部１Ｂにおける電極間隔が相対的に狭くなるようにされている。また、信号電極３１の断面形状は、光導波路２を伝搬する光と電気信号Ｅとの速度整合条件を満たすように設計されている。電極間隔が相対的に狭くなるとインピーダンスが下がるため、ここでは図２の断面図に示すように、逆変調部１Ｂにおける信号電極３１Ｂおよび接地電極３２Ｂの断面積（図２の下段）を、順変調部１Ａにおける信号電極３１Ａおよび接地電極３２Ａの断面積（図２の上段）よりもそれぞれ小さくすることにより、所要のインピーダンス（例えば、５０Ω等）が得られるようにしている。

なお、順変調部１Ａおよび逆変調部１Ｂで電極の断面形状を変えた場合には、外部との接続に注意する必要がある。外部との接続は、例えば、基板１上に設けられた電極パッドにワイヤをボンディングして行うのが一般的であるが、その際、入力側と終端側の電極パッドは同じ形状である方がボンディングし易い。また、相互作用部から電極パッドまでのインピーダンスも入力側と終端側とで合わせ易くするために、各々の断面形状も揃えておいた方がよい。したがって、図１において、電気信号Ｅが印加される入力用電極パッドから領域Ａに至るまでの信号電極３１の断面形状と、領域Ｂを通過してから終端用電極パッドに至るまで信号電極３１の断面形状とが同じになるように設計するのが望ましい。さらに、順変調部１Ａから逆変調部１Ｂに向かう境界部分の信号電極３１については、断面積が徐々に小さくなるようにして、直列抵抗の増加を抑えるようにするのが好ましい。

次に、第１実施形態の光変調器の動作について説明する。
上記のような構成の光変調器では、外部から入力導波路２１に与えられた光Ｌｉｎが分岐部２２で２分岐されて各分岐導波路２３，２４にそれぞれ送られる。各分岐導波路２３，２４には、信号電極３１を進行する電気信号Ｅに応じて信号電極３１と接地電極３２の間で発生する電界が印加され、この電界による電気光学効果によって各分岐導波路２３，２４の屈折率が変化する。これにより、各分岐導波路２３，２４を伝搬する各々の光の位相がそれぞれ変化するようになる。

このとき、信号電極３１に入力された電気信号Ｅは、信号電極３１を伝搬する間に減衰し、その減衰量は高周波で大きくなる。しかし、相互作用部の出力側部分に分極反転領域１１を形成し、相互作用部での変調の向きを入力側の領域Ａで順変調、出力側の領域Ｂで逆変調としたことにより、領域Ｂにおける逆変調の強度は低周波では大きく、高周波では小さくなる。その結果、光変調器全体では低周波での変調が抑えられるようになり、変調帯域が広がることになる。

さらに、本実施形態では、順変調部１Ａ（領域Ａ）の電極間隔に対して、逆変調部１Ｂ（領域Ｂ）の電極間隔を相対的に狭くすることによって、その表皮効果により逆変調部１Ｂにおける電気信号Ｅの高周波成分の伝搬損失を意図的に増大させている。例えば、１０Ｇｂ／ｓの光変調器の場合には、１０ＧＨｚ以上の高周波帯で電気信号Ｅの伝搬損失が増えるようにすればよい。これにより、逆変調部１Ｂにおける高周波帯での逆変調が抑えられるようになるため、より広い変調帯域を実現することが可能になる。加えて、逆変調部１Ｂの電極間隔に対応させて、分岐導波路２３，２４の間隔も相対的に狭くしてあるので、電界の印加効率が逆変調部１Ｂで低下してしまうようなことも回避されている。

図３は、各領域Ａ，Ｂにおける電界強度の変化の一例を示したものである。また、図４は、本光変調器の光応答特性の一例を示したものである。
図３に示すように、本光変調器では、領域Ｂの電極間隔を相対的に狭くしたことによって、領域Ｂにおける高周波成分に対応した電界強度が、領域Ａとの境界部分で一時的に大きくなるものの、それ以降は従来の光変調器（図２９下段参照）の場合よりも大幅に減衰するようになる。これにより、領域Ｂにおける高周波での逆変調の強度は従来よりも小さくなる。一方、低周波（ここではＤＣ成分を示す）の電界強度は、電極間隔が狭くなったことで領域Ｂの全体に亘って大きくなるので、低周波での逆変調の強度は従来よりも大きくなる。よって、図４に示すように第１実施形態の光変調器の変調帯域は、従来の逆変調ありの光変調器の場合よりもさらに広帯域化される。

なお、本光変調器の変調帯域は、相互作用部の全長に対する逆変調部１Ｂの長さの割合が増加すると伴に広くなる。ただし、逆変調部１Ｂの長さの割合がある程度大きくなると低周波で変調がかかり難くなるので、広帯域化を実現する逆変調部１Ｂの長さの割合は、所要の変調度を考慮して最適設計することが必要である。図５は、逆変調部１Ｂの長さとエラーレートの関係を示した一例である。逆変調部１Ｂが短いときには、広帯域化の効果が十分には得られないためエラーレートが悪化し、また、逆変調部１Ｂが長いときには、変調度が低くなるためエラーレートが悪化する様子が分かる。

上記のようにして順変調部１Ａおよび逆変調部１Ｂの分岐導波路２３，２４を伝搬して位相変調された各光は、合波部２５で合波されることにより、強度変調された光信号Ｌｏｕｔが出力導波路２６から出力されるようになる。
以上のように第１実施形態によれば、順変調部１Ａの電極間隔に対して逆変調部１Ｂの電極間隔を相対的に狭くして、逆変調部１Ｂにおける高周波の電気信号の伝搬損失を増加させたことで、光変調器全体での変調帯域をより広くすることが可能になる。

なお、上記の第１実施形態では、逆変調部１Ｂにおける電極間隔を相対的に狭くすることによって高周波の伝搬損失を増加させるようにしたが、例えば図６の断面図に示すように、順変調部１Ａの信号電極３１Ａの幅よりも、逆変調部１Ｂの信号電極３１Ｂの幅を相対的に狭くすることによっても高周波の伝搬損失を増加させることが可能である。この場合にも、上記第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記の第１実施形態では、電極間隔を相対的に狭くしたことによるインピーダンスの低下を、逆変調部１Ｂの信号電極３１Ｂおよび接地電極３２Ｂの断面積をそれぞれ小さくすることで防止する一例を示したが、例えば図７のｂ−ｂ’断面図に示すように、接地電極３２Ｂの断面積だけを小さくし、信号電極３１Ｂの断面積は順変調部１Ａ側と実質的に同じとしても、所要のインピーダンスを実現することは可能である。この場合、順変調部１Ａと逆変調部１Ｂの境界部分における直列抵抗の増加といった問題は生じなくなる。

さらに、上記の第１実施形態では、上述の図２９下段に示したような従来の強度変調器について本発明を適用した場合を説明したが、これと同様にして図２９上段に示したような従来の位相変調器についても本発明を適用することが可能である。この場合の構成例を図８に示しておく。図８の構成例においても、順変調部１Ａ（領域Ａ）の電極間隔に対して、逆変調部１Ｂ（領域Ｂ）の電極間隔を相対的に狭くして、逆変調部１Ｂにおける高周波の電気信号Ｅの伝搬損失を増加させることで、より広い位相変調帯域を実現できるようになる。

加えて、上記の第１実施形態では、ｚ−カットの基板１を使用する場合の一例を示したが、ｘ−カットの基板を使用して光変調器を構成する場合にも、上記第１実施形態の場合と同様にして逆変調部の電極間隔を相対的に狭くした構成を応用することで、より広い変調帯域を実現することができ、本発明は有効である。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図９は、本発明の第２実施形態による光変調器の各部における断面を拡大して示した図である。なお、第２実施形態の光変調器全体の構成を示す平面図は、上述の図１に示した第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの図示を省略する。
第２実施形態の光変調器は、基板１の表面と信号電極３１および接地電極との間に形成されるバッファ層４１について、逆変調部１Ｂに位置するバッファ層４１Ｂ（図９の下段参照）の誘電体損が、順変調部１Ａに位置するバッファ層４１Ａ（図９の上段参照）の誘電体損よりも大きくなるように、各々のバッファ層４１Ａ，４１Ｂを構成する物質を異ならせるようにしたものである。上記のバッファ層４１Ａ，４１Ｂ以外の構成は上述した第１実施形態の場合と同様である。

バッファ層の誘電体損は、バッファ層を構成する物質の誘電正接（ｔａｎδ）の値に応じて変化することが知られている。具体的には、ｔａｎδの値が大きくなるほどバッファ層の誘電体損も大きくなる。バッファ層の誘電体損も大きくなると、高周波の電界強度が小さくなるため、そのようなバッファ層が形成された領域では変調帯域が狭くなる。
図１０は、バッファ層を構成する物質のｔａｎδの値に対する変調帯域の関係を示した一例である。このように、物質のｔａｎδが大きな物質を用いてバッファ層を構成することで、当該バッファ層の形成された領域における高周波成分の変調強度を小さくすることが可能になる。本実施形態では、順変調部１Ａ側のバッファ層４１Ａを構成する物質のｔａｎδの値よりも、逆変調部１Ｂ側のバッファ層４１Ｂを構成する物質のｔａｎδの値の方を大きくすることで、逆変調部１Ｂにおける高周波成分の逆変調強度が小さくなるようにしている。

したがって、第２実施形態の光変調器によれば、上述した第１実施形態の場合と同様にして逆変調部１Ｂの電極間隔を狭くすることで高周波の電気信号の伝搬損失を増加させることに加えて、バッファ層４１Ｂの誘電体損を大きくすることにより、光変調器全体での変調帯域をより一層広くすることが可能になる。
なお、上記の第２実施形態では、基板１と電極３の間に形成されるバッファ層４１Ｂの誘電体損を大きくする構成例を示したが、例えば図１１上段のｂ−ｂ’断面図に示すように、上記のバッファ層４１Ｂの代わりに、逆変調部１Ｂにおける信号電極３１Ｂの周囲を、基板１よりも誘電体損の大きな物質４２で覆うようにした構成や、図１１下段のｂ−ｂ’断面図に示すように、電極３とバッファ層４１の間に誘電体損の大きな膜４２’を設けるようにした構成を適用しても、第２実施形態の場合と同様の効果を得ることが可能である。

また、上記の第２実施形態に関連した応用例として、順変調部１Ａの信号電極３１Ａを構成する材料の導体損に対し、逆変調部１Ｂの信号電極３１Ｂを構成する材料の導体損を相対的に大きくしても、変調帯域の広帯域化が可能である。
さらに、上記の第２実施形態では、逆変調部１Ｂの電極間隔を狭くした第１実施形態の構成について、逆変調部１Ｂのバッファ層４１Ｂの誘電体損を大きくした一例を示したが、上述の図６に示した信号電極の幅を狭くした構成や、図８に示した位相変調器についても、逆変調部のバッファ層の誘電体損を大きくすることで、変調帯域をより一層広くすることができる。

加えて、上記の第２実施形態では、電極間隔を狭くすることにより高周波の電気信号の伝搬損失を増加させる構成との組み合わせを考えたが、上述の図２９に示したような従来の光変調器における逆変調部のバッファ層の誘電体損を大きくするだけでも、従来の変調帯域を拡大することができるため、本発明は有効である。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図１２は、本発明の第３実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。また、図１３は、図１２の光変調器におけるａ−ａ’断面およびｂ−ｂ’断面を拡大して示した図である。
図１２および図１３において、第３実施形態の光変調器の構成が上述の図１および図２に示した第１実施形態の構成と大きく異なる点は、信号電極３１と接地電極３２の間の距離（電極間隔）について、順変調部１Ａにおける電極間隔に対して、逆変調部１Ｂにおける電極間隔が相対的に広くなるようにしている点である。また、電極間隔が相対的に広くなるとインピーダンスが上昇するため、逆変調部１Ｂにおける信号電極３１Ｂおよび接地電極３２Ｂの断面積（図１３の下段）を、順変調部１Ａにおける信号電極３１Ａおよび接地電極３２Ａの断面積よりもそれぞれ大きくすることにより、所要のインピーダンス（例えば、５０Ω等）が得られるようにしている。さらに、逆変調部１Ｂの電極間隔に対応させて、分岐導波路２３Ｂ，２４Ｂの間隔（導波路間隔）も相対的に広げている。上記の構成以外の本光変調器の他の構成は、上述した第１実施形態の構成と同様であるため、ここでの説明を省略する。

上記のような構成の光変調器では、逆変調部１Ｂの電極間隔を相対的に広げたことにより、信号電極３１Ｂを伝搬する電気信号Ｅの高周波成分が基板１若しくは空気中へ放射し易くなり、損失が増加するようになる。逆変調部１Ｂにおける高周波の電気信号Ｅの放射損失が増加することにより、高周波帯での逆変調が抑えられるようになるため、上述した第１実施形態の場合と同様にして、より広い変調帯域を実現することが可能になる。また、逆変調部１Ｂの電極間隔に対応させて、分岐導波路２３Ｂ，２４Ｂの間隔も相対的に広げてあるので、電界の印加効率が逆変調部１Ｂで低下してしまうようなことも回避されている。

なお、上記の第３実施形態では、電極間隔を相対的に広げたことによるインピーダンスの上昇を、逆変調部１Ｂの信号電極３１Ｂおよび接地電極３２Ｂの断面積をそれぞれ大きくすることで防止する一例を示したが、例えば図１４のｂ−ｂ’断面図に示すように、接地電極３２Ｂの断面積だけを大きくし、信号電極３１Ｂの断面積は順変調部１Ａ側と同様としても、所要のインピーダンスを実現することは可能である。

また、上記の第３実施形態では、上述の図２９下段に示したような従来の強度変調器について本発明を適用した場合を説明したが、これと同様にして図２９上段に示したような従来の位相変調器についても本発明を適用することが可能である。この場合の構成例を図１５に示しておく。図１５の構成例においても、順変調部１Ａの電極間隔に対して、逆変調部１Ｂの電極間隔を相対的に広くして、逆変調部１Ｂにおける高周波の電気信号Ｅの放射損失を増加させることで、より広い位相変調帯域を実現できるようになる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１６は、本発明の第４実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。
図１６において、第４実施形態の光増幅器の構成が上述した第１実施形態の場合と異なる点は、基板１に分極反転領域１１を形成する代わりに、信号電極３１が領域Ａでは一方の分岐導波路２３上に配置され、領域Ｂでは他方の分岐導波路２４上に配置されるように電極３のパターンを変更した点である。上記の点以外の本光変調器の他の構成は、上述した第１実施形態の構成と同様であるため、ここでの説明を省略する。

上記のような構成の光変調器では、信号電極３１の一端に印加された電気信号Ｅが、領域Ａでは一方の分岐導波路２３に沿って伝搬し、領域Ｂでは他方の分岐導波路２４に沿って伝搬することにより、領域Ａにおける変調の方向に対して、領域Ｂにおける変調の方向が逆になり、第１実施形態で分極反転領域１１を形成した場合と同様に順変調部１Ａ（領域Ａ）および逆変調部１Ｂ（領域Ｂ）が実現される。そして、本実施形態でも、順変調部１Ａの電極間隔に対して、逆変調部１Ｂの電極間隔が相対的に狭くなるようにされているため、逆変調部１Ｂにおける高周波の電気信号の伝搬損失が増加して高周波帯での逆変調が抑えられるようになる。よって、上述した第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができると共に、基板１に分極反転領域を形成する工程が不要になり、電極３のパターン設計を変更するだけで領域Ｂにおける逆変調を実現できるため、光変調器の製造がより容易になる。

なお、上記の第４実施形態では、第１実施形態の構成について電極３のパターンを変更するようにしたが、上述した他の実施形態の各構成についても第４実施形態と同様の構成を適用することが可能である。
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１７は、本発明の第５実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。

第５実施形態の光変調器は、例えば、上述した第１実施形態の光変調器における波長チャープの低減を図るようにした応用例である。すなわち、第１実施形態の光変調器では、信号電極３１の下の電界強度と接地電極３２の下の電界強度とが異なるため、一対の分岐導波路２３，２４を伝搬する各光の位相変化がアンバランスになって、波長チャープ（波長の変動）が発生する場合がある。この波長チャープを抑えるためには、信号電極３１の分岐導波路２３，２４間での移動と分極反転とを併用するのが有効である。

具体的に、本実施形態の光変調器は、例えば図１７に示すように、順変調部１Ａおよび逆変調部１Ｂに、図の破線で囲んだ分極反転領域１１Ａおよび１１Ｂをそれぞれ形成する。分極反転領域１１Ａは、光の伝搬方向について、順変調部１Ａの全長Ｌの１／２倍の長さを有し、順変調部１Ａの略中央に配置されている。また、分極反転領域１１Ｂも、光の伝搬方向について、逆変調部１Ｂの全長Ｌ’の１／２倍の長さを有し、逆変調部１Ｂの略中央に配置されている。

また、信号電極３１は、順変調部１Ａについて分極反転領域１１Ａでは分岐導波路２３上を通り、分極反転領域１１Ａ以外では分岐導波路２４上を通り、また、逆変調部１Ｂについて分極反転領域１１Ｂでは分岐導波路２４上を通り、分極反転領域１１Ｂ以外では分岐導波路２３上を通るような所要の形状にパターニングされている。一方、接地電極３２は、順変調部１Ａについて分極反転領域１１Ａでは分岐導波路２４上を通り、分極反転領域１１Ａ以外では分岐導波路２３上を通り、また、逆変調部１Ｂについて分極反転領域１１Ｂでは分岐導波路２３上を通り、分極反転領域１１Ｂ以外では分岐導波路２４上を通るような所要の形状にパターニングされている。信号電極３１と接地電極３２の間の距離（電極間隔）については、上述した第１実施形態の場合と同様に、順変調部１Ａにおける電極間隔に対して、逆変調部１Ｂにおける電極間隔が相対的に狭くなるように設計されている。

上記のような構成の光変調器では、順変調部１Ａの長手方向（全長Ｌ）について、分極反転領域１１Ａの長さと非反転領域の長さとが略等しくなるように、すなわち、図１７の構成では分極反転領域１１Ａの前後に位置する各非反転領域の長さがＬ／４で、分極反転領域１１Ａの長さがＬ／２となるように設計されていると、順変調部１Ａの分岐導波路２３を伝搬する光の位相は、次の（１）式に示すθ_２３だけ変化し、順変調部１Ａの分岐導波路２４を伝搬する光の位相は、次の（２）式に示すθ_２４だけ変化するようになる。

θ_２３＝（＋Δｎ_Ｓ）・Ｌ／４＋（＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ／２＋（＋Δｎ_Ｓ）・Ｌ／４
＝（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ／２ …（１）
θ_２４＝（−Δｎ_Ｇ）・Ｌ／４＋（−Δｎ_Ｓ）・Ｌ／２＋（−Δｎ_Ｇ）・Ｌ／４
＝−（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ／２ …（２）
ただし、Δｎ_Ｓは信号電極３１の下に位置する分岐導波路の屈折率変化量であり、Δｎ_Ｇは接地電極３２の下に位置する分岐導波路の屈折率変化量である。

上記の（１）式および（２）式より明らかなように、順変調部１Ａの各分岐導波路２３，２４を伝搬する各々の光の位相は、非反転領域において（＋Δｎ_Ｓ）・Ｌ／２，（−Δｎ_Ｇ）・Ｌ／２だけそれぞれ変化し、分極反転領域１１Ａにおいて（＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ／２，（−Δｎ_Ｓ）・Ｌ／２だけそれぞれ変化する。したがって、各分岐導波路２３，２４を通って順変調部１Ａの出力端に到達する各々の光の位相は、＋（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ／２，−（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ／２だけ変化することになり、絶対値が等しく符号が反転した位相変調となる。そのため、順変調部１Ａでは波長チャープが発生しなくなり零チャープとなる。

また、逆変調部１Ｂの長手方向（全長Ｌ’）についても、上記の順変調部１Ａと同様にして、分極反転領域１１Ｂの長さと非反転領域の長さとが略等しくなるように設計されていると、逆変調部１Ｂの分岐導波路２３を伝搬する光の位相は、次の（１）’式に示すθ_２３’だけ変化し、逆変調部１Ｂの分岐導波路２４を伝搬する光の位相は、次の（２）’式に示すθ_２４’だけ変化するようになる。

θ_２３’＝（＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／４＋（＋Δｎ_Ｓ）・Ｌ’／２＋（＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／４
＝（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／２ …（１）’
θ_２４’＝（−Δｎ_Ｓ）・Ｌ’／４＋（−Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／２＋（−Δｎ_Ｓ）・Ｌ’／４
＝−（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／２ …（２）’
上記の（１）’式および（２）’式より明らかなように、逆変調部１Ｂの各分岐導波路２３，２４を伝搬する各々の光の位相は、非反転領域において（＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／２，（−Δｎ_Ｓ）・Ｌ’／２だけそれぞれ変化し、分極反転領域１１Ｂにおいて（＋Δｎ_Ｓ）・Ｌ’／２，（−Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／２だけそれぞれ変化する。したがって、各分岐導波路２３，２４を通って逆変調部１Ｂの出力端に到達する各々の光の位相は、＋（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／２，−（Δｎ_Ｓ＋Δｎ_Ｇ）・Ｌ’／２だけ変化することになり、絶対値が等しく符号が反転した位相変調となる。そのため、逆変調部１Ｂでも波長チャープが発生しなくなり零チャープとなる。

上記のような順変調部１Ａおよび逆変調部１Ｂにおける零チャープの実現に加えて、本光変調器では、上述した第４実施形態の場合と同様にして、相互作用部の光入力側に位置する領域Ａでの変調の向きに対して、光出力側に位置する領域Ｂでの変調の向きが逆になるように電極３がパターニングされているため、変調帯域が広帯域化されるようになる。すなわち、信号電極３１に入力された電気信号Ｅは信号電極３１を伝搬する間に減衰し、その減衰量は高周波で大きくなる。しかし、相互作用部での変調の向きを入力側の領域Ａで順変調、出力側の領域Ｂで逆変調としたことにより、領域Ｂにおける逆変調の強度は低周波では大きく、高周波では小さくなる。その結果、光変調器全体では低周波での変調が抑えられるようになり、変調帯域が広がることになる。

さらに、本光変調器では、順変調部１Ａの電極間隔に対して、逆変調部１Ｂの電極間隔を相対的に狭くすることによって、逆変調部１Ｂにおける電気信号Ｅの高周波成分の伝搬損失を増大させている。これにより、逆変調部１Ｂにおける高周波帯での逆変調が抑えられるようになるため、より広い変調帯域を実現することが可能になる。加えて、逆変調部１Ｂの電極間隔に対応させて、分岐導波路２３，２４の間隔も相対的に狭くしてあるので、電界の印加効率が逆変調部１Ｂで低下してしまうようなことも回避されている。

次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１８は、本発明の第６実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。
図１８において、本実施形態の構成が上述の図１７に示した第５実施形態の場合と異なる点は、逆変調部１Ｂにおける分極反転領域の配置を変更して信号電極３１の配置パターンの単純化を図った点である。具体的には、順変調部１Ａに接する逆変調部１Ｂの一端からＬ’／４の長さまでの間に分極反転領域１１Ｂ_１を形成すると共に、該分極反転領域１１Ｂ_１との間に長さＬ’／２の非反転領域を挟んで、長さＬ’／４の分極反転領域１１Ｂ_２を形成する。そして、各分極反転領域１１Ｂ_１，１１Ｂ_２では、分岐導波路２４上に信号電極３１、分岐導波路２３上に接地電極３２が配置され、各分極反転領域１１Ｂ_１，１１Ｂ_２の間に位置する非反転領域では、分岐導波路２３上に信号電極３１、分岐導波路２４上に接地電極３２が配置されるように電極３のパターンを変更する。

上記のような構成の光変調器によれば、上述した第５実施形態の場合と同様の作用効果が得られると共に、順変調部１Ａと逆変調部１Ｂの境界部分における信号電極３１の配置パターンを、第５実施形態の場合のように分岐導波路２４上から分岐導波路２３上に切り替える必要がなくなり、光変調器全体における各分岐導波路２３，２４間での信号電極３１の往復回数が３回から２回に減少する。信号電極３１の配置パターンが簡略化されることにより、電気信号Ｅの伝搬特性（例えば、損失や反射など）の改善効果が期待できるため、変調帯域のより一層の広帯域化を図ることが可能になる。

次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１９は、本発明の第７実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。
図１９において、第７実施形態の光変調器は、例えば上述した第１実施形態の構成について、順変調部１Ａ（領域Ａ）と逆変調部１Ｂ（領域Ｂ）の間の第３領域Ｃに、各分岐導波路２３，２４を伝搬する光に位相変調がかからない無変調部１Ｃを設けたものである。この無変調部１Ｃ以外の他の構成は第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。

無変調部１Ｃには、分岐導波路２３，２４が順変調部１Ａと同様の状態で形成されている一方、信号電極３１が分岐導波路２３上から外れた位置（図１９では分岐導波路２３より上側に外れた位置）に配置されている。無変調部１Ｃにおける信号電極３１と接地電極３２の間の距離（電極間隔）は、逆変調部１Ｂの電極間隔と同様に、順変調部１Ａの電極間隔よりも狭くされている。

なお、順変調部１Ａと逆変調部１Ｂの間に無変調部１Ｃを設ける場合、変調帯域が劣化しないように電気信号と光の速度を合わせることが重要となる。そのためには、無変調部１Ｃにおける信号電極３１の電気長と各分岐導波路２３，２４の光学長とが略一致するようにする。
上記のような構成の光変調器では、順変調部１Ａと逆変調部１Ｂの間に設けられた無変調部１Ｃがローパスフィルタとなり、信号電極３１を伝搬する電気信号Ｅは、順変調部１Ａを通過した後、逆変調部１Ｂに達するまでに高周波成分が減衰される。図２０は、各領域Ａ〜Ｃにおける電界強度の変化の一例を示したものであり、領域Ｃの電極間隔を相対的に狭くしたことによる表皮効果によって、領域Ｃにおける高周波成分に対応した電界強度が、領域Ａとの境界部分で一時的に大きくなるものの、それ以降は大幅に減衰する。そのため、領域Ｂの入力端における高周波の電界強度は、上述の図４に示した第１実施形態の場合よりも小さくなる。これにより、領域Ｂにおける高周波での逆変調の強度は第１実施形態の場合よりもさらに小さくなる。一方、低周波（ここではＤＣ成分を示す）の電界強度は、電極間隔が狭くなったことで領域Ｃおよび領域Ｂの全体に亘って大きくなるので、低周波での逆変調の強度は増大する。よって、図２１に示すように第７実施形態の光変調器の変調帯域は、第１実施形態の光変調器の場合よりもさらに広帯域化される。

次に、本発明の第８実施形態について説明する。
図２２は、本発明の第８実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。
図２２において、第８実施形態の光変調器は、上記の図１９に示した第７実施形態の構成について、無変調部１Ｃにおける信号電極３１の配置を一対の分岐導波路２３，２４の中間とした変形例である。このような構成では、無変調部１Ｃにおいて、各分岐導波路２３，２４に略同じ大きさ電界が加わるため、各々を伝搬する光の位相は維持され、結果として変調がかからないことになる。したがって、第８実施形態の光変調器によれば、基板１上のスペースの制限などにより、第７実施形態のように信号電極を分岐導波路上から外すことが難しい場合でも、第７実施形態の場合と同様の作用効果を実現することが可能になる。

なお、上記第８実施形態の構成では、光導波路２と電極３のパターンがずれた場合に、無変調部１Ｃの各分岐導波路２３，２４に加わる電界が異なるようになり、変調がかかってしまう可能性がある。このような状況を防ぐためには、例えば図２３に示すように、無変調部１Ｃの各分岐導波路２３，２４が共に接地電極３２の下に位置するように光導波路パターンを変更すればよい。この場合、各分岐導波路２３，２４を曲げて導波路間隔を広げる必要があるが、プロセスエラーによる歩留まりの低下は避けることができる。

次に、本発明の第９実施形態について説明する。
図２４は、本発明の第９実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。また、図２５は、図２４の光変調器におけるａ−ａ’断面およびｃ−ｃ’断面を拡大して示した図である。
図２４および図２５において、第９実施形態の光変調器は、順変調部１Ａと逆変調部１Ｂの間に設けられる無変調部１Ｃを実現する別の構成として、無変調部１Ｃにおけるバッファ層４１Ｃを順変調部１Ａにおけるバッファ層４１Ａよりも厚くし、無変調部１Ｃの分岐導波路２３Ｃ，２４Ｃに加わる電界を減少させて変調がかからなくなるようにしたものである。これにより、無変調部１Ｃの信号電極３１Ｃは、他の領域と同様に分岐導波路２３上に配置される。

上記のような構成の光変調器によっても、前述した第７、第８実施形態の場合と同様の作用効果を得ることが可能である。
なお、上記の第９実施形態では、無変調部１Ｃのバッファ層４１Ｃを厚くすることで変調がかからなくなるようにしたが、例えば図２６上段のｃ−ｃ’断面図に示すように、無変調部１Ｃにおける信号電極３１Ｃおよび接地電極３２とバッファ層４１Ｃとの間に、バッファ層４１Ｃと異なる膜４３を設けるか、或いは、図２６下段のｃ−ｃ’断面図に示すように、無変調部１Ｃにおけるバッファ層４１Ｃと基板１の間に、バッファ層４１Ｃと異なる膜４３を設けることにより、さらに変調がかかり難い状態を実現するにすることが可能である。上記の膜４３については、高周波での誘電体損がバッファ層４１Ｃよりも大きくなるような材料を用いるのがよい。図２６の上段および下段のいずれの構成を適用するかに関しては、膜４３、バッファ層４１Ｃ、電極３および基板１のそれぞれの間の密着性を考慮して適宜に決めればよい。

次に、上述した第１〜第９実施形態の光変調器のいずれかを用いた光送信装置の実施例について説明する
図２７は、上記光送信装置の実施例の構成を示すブロック図である。
図２７において、本光送信装置５０は、例えば、連続光を発生する光源（ＬＤ）５１と、その光源５１の駆動状態を制御するＬＤ制御回路５２と、光源５１から出力される連続光Ｌｉｎが与えられる光変調器５３と、複数のデータ信号を多重化して高ビットレートの変調信号を生成する信号多重回路５４と、信号多重回路５４から出力される変調信号に従って光変調器５３を駆動するドライバ回路５５と、を備えて構成される。

上記のような構成の光送信装置５０に搭載される光変調器５３として、上述した第１〜第９実施形態の光変調器のいずれかを適用することで、より広い帯域を有する光信号Ｌｏｕｔを送信することが可能になり、受信側でのエラーレート等の特性改善を図ることができるようになる。
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。

（付記１） 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路に沿って前記基板上に形成された信号電極および該信号電極に距離を隔てて形成された接地電極と、を備え、前記光導波路を伝搬する光と前記信号電極を伝搬する電気信号とが相互に作用する相互作用部に設定した、光の伝搬方向の入力側に位置する第１領域および出力側に位置する第２領域の各々における変調の向きが逆向きとされた光変調器において、
前記第１および第２領域は、前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対して前記第１領域で発生する損失よりも前記第２領域で発生する損失を相対的に大きくする構造を備えたことを特徴とする光変調器。

（付記２） 前記第２領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔が、前記第１領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔よりも狭いことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記３） 前記第２領域における前記信号電極および前記接地電極の断面積が、前記第１領域における前記信号電極および前記接地電極の断面積よりもそれぞれ小さいことを特徴とする付記２に記載の光変調器。

（付記４） 前記第１および第２領域における前記信号電極の断面積が実質的に同じで、前記第２領域における前記接地電極の断面積が、前記第１領域における前記接地電極の断面積よりも小さいことを特徴とする付記２に記載の光変調器。

（付記５） 前記第２領域における前記信号電極の幅が、前記第１領域における前記信号電極の幅よりも狭いことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記６） 前記信号電極および前記接地電極は、前記基板上にバッファ層を介して形成され、
前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対する、前記第２領域における前記バッファ層の誘電体損が、前記第１領域における前記バッファ層の誘電体損よりも大きいことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記７） 前記第２領域における前記信号電極の周囲を、前記基板よりもの誘電体損の大きな物質で覆うようにしたことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記８） 前記信号電極および前記接地電極は、前記基板上にバッファ層を介して形成され、
前記第２領域における前記信号電極および前記接地電極と前記バッファ層との間に、前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対する誘電体損が前記バッファ層よりも大きな膜を設けたことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記９） 前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対する、前記第２領域における前記信号電極を構成する材料の導体損が、前記第１領域における前記信号電極を構成する材料の導体損よりも大きいことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記１０） 前記第２領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔が、前記第１領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔よりも広いことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記１１） 前記第２領域における前記信号電極および前記接地電極の断面積が、前記第１領域における前記信号電極および前記接地電極の断面積よりもそれぞれ大きいことを特徴とする付記１０に記載の光変調器。

（付記１２） 前記第１および第２領域における前記信号電極の断面積が実質的に同じで、前記第２領域における前記接地電極の断面積が、前記第１領域における前記接地電極の断面積よりも大きいことを特徴とする付記１０に記載の光変調器。

（付記１３） 前記基板の前記第１領域における分極方向に対して、前記基板の前記第２領域における分極方向を反転させた分極反転領域を設けたことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記１４） 前記光導波路は、入力導波路に入力された光を分岐部で２つに分岐して一対の分岐導波路にそれぞれ送り、該各分岐導波路を伝搬した光を合波部で合波して出力導波路より出力するマッハツェンダ干渉計の構造を有することを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記１５） 前記基板の前記第１領域における分極方向に対して、前記基板の前記第２領域における分極方向を反転させた分極反転領域を有し、
前記信号電極は、前記第１および第２領域において、前記一対の分岐導波路のうちの一方の分岐導波路に沿って形成され、
前記接地電極は、前記第１および第２領域において、前記一対の分岐導波路のうちの他方の分岐導波路に沿って形成されたことを特徴とする付記１４に記載の光変調器。

（付記１６） 前記信号電極は、前記第１領域において前記一対の分岐導波路のうちの一方の分岐導波路に沿って形成され、前記第２領域において前記一対の分岐導波路のうちの他方の分岐導波路に沿って形成され、
前記接地電極は、前記第１領域において前記他方の分岐導波路に沿って形成され、前記第２領域において前記一方の分岐導波路に沿って形成されたことを特徴とする付記１４に記載の光変調器。

（付記１７） 前記第１および第２領域における前記一対の分岐導波路の間隔が、前記第１および第２領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔に応じてそれぞれ設定されたことを特徴とする付記１４に記載の光変調器。

（付記１８） 前記第１および第２領域は、一部の領域の分極方向を残りの領域の分極方向に対して反転させた分極反転領域をそれぞれ有し、
前記信号電極は、前記第１および第２領域における各分極反転領域の位置に応じて前記一対の分岐導波路のいずれかの上に配置され、かつ、前記第１領域での変調の向きに対して前記第２領域での変調の向きが逆になるように配置パターンが決められていることを特徴とする付記１４に記載の光変調器。

（付記１９） 前記第１および第２領域は、光の伝搬方向について、各々の領域の中央部分に前記分極反転領域を有することを特徴とする付記１８に記載の光変調器。

（付記２０） 前記第１および第２領域のうちの一方の領域は、光の伝搬方向について、中央部分に前記分極反転領域を有し、両端部分が非反転領域とされ、
前記第１および第２領域のうちの他方の領域は、光の伝搬方向について、両端部分に前記分極反転領域を有し、中央部分が非反転領域とされたことを特徴とする付記１８に記載の光変調器。

（付記２１） 前記第１および第２領域の間に、前記光導波路を伝搬する光を変調しない第３領域を備えたことを特徴とする付記１に記載の光変調器。

（付記２２） 前記第３領域における信号電極は、前記光導波路上から外れた位置に配置されたことを特徴とする付記２１に記載の光変調器。

（付記２３） 前記光導波路が、入力導波路に入力された光を分岐部で２つに分岐して一対の分岐導波路にそれぞれ送り、該各分岐導波路を伝搬した光を合波部で合波して出力導波路より出力するマッハツェンダ干渉計の構造を有するとき、
前記第３領域における信号電極は、前記一対の分岐導波路の中間に配置されたことを特徴とする付記２１に記載の光変調器。

（付記２４） 前記第３領域における前記一対の分岐導波路は、前記接地電極の下にそれぞれ配置されたことを特徴とする付記２３に記載の光変調器。

（付記２５） 前記信号電極および前記接地電極が、前記基板上にバッファ層を介して形成されているとき、
前記第１および第２領域における前記バッファ層よりも前記第３領域における前記バッファ層を厚くしたことを特徴とする付記２１に記載の光変調器。

（付記２６） 前記信号電極および前記接地電極が、前記基板上にバッファ層を介して形成されているとき、
前記第３領域における前記信号電極および前記接地電極と前記バッファ層との間に、前記バッファ層とは異なる膜を設けたことを特徴とする付記２１に記載の光変調器。

（付記２７） 前記信号電極および前記接地電極が、前記基板上にバッファ層を介して形成されているとき、
前記第３領域における前記バッファ層と前記基板との間に、前記バッファ層とは異なる膜を設けたことを特徴とする付記２１に記載の光変調器。

（付記２８） 前記第１乃至第３領域は、前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対して前記第１領域で発生する損失よりも前記第２および第３領域で発生する損失を相対的に大きくする構造を備えたことを特徴とする付記２１に記載の光変調器。

（付記２９） 前記第３領域における前記信号電極の電気長と前記光導波路の光学長とが略一致することを特徴とする付記２１に記載の光変調器。

（付記３０） 付記１に記載の光変調器を用いて光源からの出射光を外部変調して送信することを特徴とする光送信装置。

（付記３１） 光導波路に沿って形成した信号電極に電気信号を印加することで前記光導波路を伝搬する光を変調する装置において、
前記光導波路を伝搬する光と前記信号電極を伝搬する電気信号とが相互に作用する相互作用部に設定した、光の伝搬方向の入力側に位置する第１領域および出力側に位置する第２領域の各々における変調の向きが逆向きであり、かつ、前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対して前記第１領域で発生する損失よりも前記第２領域で発生する損失が相対的に大きいことを特徴とする装置。

本発明の第１実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 図１のａ−ａ’断面およびｂ−ｂ’断面を拡大して示した図である。 上記第１実施形態の各領域における電界強度の変化の一例を示した図である。 上記第１実施形態における光応答特性の一例を示した図である。 上記第１実施形態について逆変調部の長さとエラーレートの関係を例示した図である。 上記第１実施形態に関連した他の構成例を示す断面図である。 上記第１実施形態に関連した別の構成例を示す断面図である。 上記第１実施形態の構成を位相変調器に適用した場合の構成例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態による光変調器の各部における断面を拡大して示した図である。 上記第２実施形態についてバッファ層を構成する物質のｔａｎδに対する変調帯域の関係を例示した図である。 上記第２実施形態に関連した他の構成例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 図１２のａ−ａ’断面およびｂ−ｂ’断面を拡大して示した図である。 上記第３実施形態に関連した他の構成例を示す断面図である。 上記第３実施形態の構成を位相変調器に適用した場合の構成例を示す平面図である。 本発明の第４実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 本発明の第５実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 本発明の第６実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 本発明の第７実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 上記第７実施形態の各領域における電界強度の変化の一例を示した図である。 上記第７実施形態における光応答特性の一例を示した図である。 本発明の第８実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 上記第８実施形態に関連した他の構成例を示す断面図である。 本発明の第９実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。 図２４のａ−ａ’断面およびｃ−ｃ’断面を拡大して示した図である。 上記第９実施形態に関連した他の構成例を示す断面図である。 本発明による光送信装置の一実施例の構成を示すブロック図である。 一般的な光変調器の構成例を示す平面図である。 従来の逆変調を利用した光変調器の構成例を示す平面図である。

符号の説明

１…基板
１Ａ…順変調部
１Ｂ…逆変調部
１Ｃ…無変調部
２…光導波路
３…電極
１１，１１Ａ，１１Ｂ…分極反転領域
２１…入力導波路
２２…分岐部
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ…分岐導波路
２５…合波部
２６…出力導波路
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…信号電極
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…接地電極
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ…バッファ層
４３…膜
５０…光送信装置
５１…光源（ＬＤ）
５２…ＬＤ制御回路
５３…光変調器
５４…信号多重回路
５５…ドライバ回路
Ａ…第１領域
Ｂ…第２領域
Ｃ…第３領域
Ｅ…電気信号
Ｌｉｎ，Ｌｏｕｔ…光

Claims (10)

1. 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路に沿って前記基板上に形成された信号電極および該信号電極に距離を隔てて形成された接地電極と、を備え、前記光導波路を伝搬する光と前記信号電極を伝搬する電気信号とが相互に作用する相互作用部に設定した、光の伝搬方向の入力側に位置する第１領域および出力側に位置する第２領域の各々における変調の向きが逆向きとされた光変調器において、
   前記第１および第２領域は、前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対して前記第１領域で発生する損失よりも前記第２領域で発生する損失を相対的に大きくする構造を備えたことを特徴とする光変調器。
2. 前記第２領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔が、前記第１領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
3. 前記第２領域における前記信号電極の幅が、前記第１領域における前記信号電極の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
4. 前記信号電極および前記接地電極は、前記基板上にバッファ層を介して形成され、
   前記信号電極を伝搬する電気信号の高周波成分に対する、前記第２領域における前記バッファ層の誘電体損が、前記第１領域における前記バッファ層の誘電体損よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
5. 前記第２領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔が、前記第１領域における前記信号電極と前記接地電極の間隔よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
6. 前記光導波路は、入力導波路に入力された光を分岐部で２つに分岐して一対の分岐導波路にそれぞれ送り、該各分岐導波路を伝搬した光を合波部で合波して出力導波路より出力するマッハツェンダ干渉計の構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
7. 前記基板の前記第１領域における分極方向に対して、前記基板の前記第２領域における分極方向を反転させた分極反転領域を有し、
   前記信号電極は、前記第１および第２領域において、前記一対の分岐導波路のうちの一方の分岐導波路に沿って形成され、
   前記接地電極は、前記第１および第２領域において、前記一対の分岐導波路のうちの他方の分岐導波路に沿って形成されたことを特徴とする請求項６に記載の光変調器。
8. 前記信号電極は、前記第１領域において前記一対の分岐導波路のうちの一方の分岐導波路に沿って形成され、前記第２領域において前記一対の分岐導波路のうちの他方の分岐導波路に沿って形成され、
   前記接地電極は、前記第１領域において前記他方の分岐導波路に沿って形成され、前記第２領域において前記一方の分岐導波路に沿って形成されたことを特徴とする請求項６に記載の光変調器。
9. 前記第１および第２領域の間に、前記光導波路を伝搬する光を変調しない第３領域を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
10. 請求項１に記載の光変調器を用いて光源からの出射光を外部変調して送信することを特徴とする光送信装置。