JP2011028014A - 光デバイスおよび光送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】変調精度を向上させること。
【解決手段】光デバイスは、基板と、マッハツェンダ光変調器と、間仕切り電極と、を備えている。基板は、電気光学効果を有する。マッハツェンダ光変調器は、電気力線が生じるバイアス電極を有する。間仕切り電極は、バイアス電極から生じる電気力線が、マッハツェンダ光変調器のうちの他方の光変調器の光導波路に与える影響を緩和する。これにより、各マッハツェンダ光変調器の各バイアス電極からの電気力線が他方の光変調器に与える影響が低減され、変調精度が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信における光デバイスおよび光送信機に関する。

ＬｉＮｂＯ₃（ＬＮ）やＬｉＴａＯ₂基板などの電気光学結晶を用いた光導波路デバイスを形成するためには、結晶基板上の一部にＴｉなどの金属膜を形成して熱拡散させる、ある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する。その後に、光導波路近傍に電極を設けることで光導波路デバイスが形成される。

たとえば、光電光学効果を有する基板上に、入射導波路、並行導波路、出射導波路を設け、並行導波路上にＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）電極および接地電極を設けてコプレーナ電極を形成したマッハツェンダ光変調器が用いられている（たとえば、下記特許文献１参照。）。マッハツェンダ光変調器の動作点電圧（光出力がオフとなる電圧）は、環境温度などにより変化する。

このため、マッハツェンダ光変調器には、高速信号を印加するためのＲＦ電極の他にバイアス電極が設けられる。そして、動作点電圧を一定に保つように、バイアス電極に低周波のバイアス電圧を印加しながら出力光をモニタし、出力光の強度に応じてバイアス電圧を制御する。また、近年の光変調方式の多様化（多値変調や偏波多重など）により、複数の光変調器を用いるケースが多くなっている。複数の光変調器を用いる場合は、光デバイスのサイズを小さくするために、複数の光変調器を同一基板上に集積することがある。

特開２００５−２６５９５９号公報

しかしながら、上述した従来技術では、複数の光変調器を同一基板上に設けると、光変調器のバイアス電極が他方の光変調器に近接するため、光変調器のバイアス電極からの電気力線が他方の光変調器の光導波路に影響を与える。このため、他方の光変調器の変調が不安定となるという問題がある。たとえば、複数の光変調器の各バイアス電極が互いに近接すると、バイアス電極間で干渉が発生し、光変調器の動作点電圧が不安定となる。

また、バイアス電極間の干渉が小さい周波数や電圧を用いる場合は、光変調器の設計自由度が低下するという問題がある。また、バイアス電極間の干渉が小さくなるようにバイアス電極間の距離を大きくすると基板の幅が大きくなる。このため、光デバイスが大型化するとともに、１枚のウエハから作成できるチップ数が減少し、製造コストが増加するという問題がある。また、基板の裏面に溝を設ける方法や、複数の光変調器の間に溝を掘る方法などを用いると、製造工程の増加や基板の構造的な強度の低下などの問題がある。

開示の光デバイスおよび光送信機は、上述した問題点を解消するものであり、変調精度を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示技術は、電気光学効果を有する基板と、前記基板に設けられ、電気力線が生じるバイアス電極を有する複数の光変調器と、前記バイアス電極から生じる電気力線が、前記複数の光変調器のうちの他方の光変調器の光導波路に与える影響を緩和する間仕切り導体と、を備えることを要件とする。

開示の光デバイスおよび光送信機によれば、変調精度を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 バイアス電極と間仕切り電極の距離に対する各特性の関係を示すグラフである。 実施の形態２にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。 実施の形態２にかかる光デバイスの変形例１を示す平面図である。 実施の形態２にかかる光デバイスの変形例２を示す平面図である。 実施の形態２にかかる光デバイスの変形例３を示す平面図である。 実施の形態３にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。 図８のＢ−Ｂ線断面図である。 実施の形態４にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。 実施の形態４にかかる光デバイスの変形例１を示す平面図である。 実施の形態４にかかる光デバイスの変形例２を示す平面図である。 光変調器に適用した光デバイスの構成例を示す平面図である。 光変調器に適用した光デバイスの他の構成例を示す平面図である。 光デバイスを備える光送信機の構成例を示す平面図である。 図１に示した光デバイスの変形例を示す平面図である。

以下に添付図面を参照して、開示の光デバイスおよび光送信機の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光デバイス１００は、基板１０１と、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０と、間仕切り電極１７０と、を備えている。マッハツェンダ光変調器１１０，１２０のそれぞれは、基板１０１に並列で設けられ、信号が印加される信号電極およびバイアス電圧が印加されるバイアス電極をそれぞれの光導波路の付近に有する。

基板１０１は、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ₃やＬｉＴａＯ₂などの強誘電体材料である。基板１０１には、点線で示すように、分岐光導波路１０２およびマッハツェンダ光変調器１１０，１２０の各光導波路が形成されている。分岐光導波路１０２は、入射された光を分岐し、分岐した各光をマッハツェンダ光変調器１１０およびマッハツェンダ光変調器１２０のそれぞれへ出射する。

マッハツェンダ光変調器１１０は、入射導波路１１１、並行導波路１１２，１１３および出射導波路１１４を有する。分岐光導波路１０２から出射された光は、入射導波路１１１へ入射し、分岐されて並行導波路１１２，１１３のそれぞれへ出射される。並行導波路１１２，１１３を通過したそれぞれの光は合波されて出射導波路１１４から出射される。

マッハツェンダ光変調器１２０は、入射導波路１２１、並行導波路１２２，１２３および出射導波路１２４を有する。分岐光導波路１０２から出射された光は、入射導波路１２１へ入射し、分岐されて並行導波路１２２，１２３のそれぞれへ出射される。並行導波路１２２，１２３を通過したそれぞれの光は合波されて出射導波路１２４から出射される。

信号電極１４１は、並行導波路１１２の一部（図の右側部分）に沿って基板１０１上に形成されている。信号電極１４２は、並行導波路１２２の一部（図の右側部分）に沿って基板１０１上に形成されている。また、信号電極１４１および信号電極１４２の各両端部は基板１０１の端部まで導出されている。たとえば、信号電極１４１の一端と信号電極１４２の一端は基板１０１の端部１０１ａ（一端部）まで導出されている。

接地電極１５１および接地電極１５２は、信号電極１４１との間に間隔（ギャップ）を有するように、信号電極１４１を挟んで基板１０１上に形成されている。接地電極１５１および接地電極１５２は、信号電極１４１に対して十分に大きい幅を有している。接地電極１５１および接地電極１５２は信号電極１４１との間で同軸構造をなし、信号電極１４１、接地電極１５１および接地電極１５２はコプレーナ電極を形成している。

接地電極１５３および接地電極１５２は、信号電極１４２との間に間隔（ギャップ）を有するように、信号電極１４２を挟んで基板１０１上に形成されている。接地電極１５３および接地電極１５２は、信号電極１４２に対して十分に大きい幅を有している。接地電極１５３および接地電極１５２は信号電極１４２との間で同軸構造をなし、信号電極１４２、接地電極１５３および接地電極１５２はコプレーナ電極を形成している。

基板１０１にＺカット基板を用いる場合は、Ｚ方向の電界による屈折率変化を利用するために、並行導波路１１２，１１３の真上にそれぞれ信号電極１４１および接地電極１５２を配置するとよい。また、基板１０１にＺカット基板を用いる場合は、Ｚ方向の電界による屈折率変化を利用するために、並行導波路１２２，１２３の真上にそれぞれ信号電極１４２および接地電極１５３を配置するとよい。

信号電極１４１にＲＦ信号を印加することで、マッハツェンダ光変調器１１０の並行導波路１１２を通過する光の位相を変化させ、マッハツェンダ光変調器１１０から出射される光を変調することができる。また、信号電極１４２にＲＦ信号を印加することで、マッハツェンダ光変調器１２０の並行導波路１２２を通過する光の位相を変化させ、マッハツェンダ光変調器１２０から出射される光を変調することができる。

バイアス電極１６１〜１６４は、基板１０１上において、信号電極１４１，１４２および接地電極１５１〜１５３とは異なる位置に形成されている。バイアス電極１６１は、プッシュ（Ｐｕｓｈ）用のバイアス電極であり、並行導波路１１２の一部（図の左側部分）に沿って形成されている。バイアス電極１６２は、プル（Ｐｕｌｌ）用のバイアス電極であり、並行導波路１１３の一部（図の左側部分）に沿って形成されている。バイアス電極１６１とバイアス電極１６２には、互いに正負対象なＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）バイアス電圧が印加される。

バイアス電極１６３は、プッシュ用のバイアス電極であり、並行導波路１２２の一部（図の左側部分）に沿って形成されている。バイアス電極１６４は、プル用のバイアス電極であり、並行導波路１２３の一部（図の左側部分）に沿って形成されている。バイアス電極１６３とバイアス電極１６４には、互いに正負対象なＤＣバイアス電圧が印加される。

間仕切り電極１７０は、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０の各バイアス電極から生じる電気力線が、他方のマッハツェンダ光変調器の光導波路に与える影響を緩和する。具体的には、間仕切り電極１７０は、基板１０１上において、マッハツェンダ光変調器１１０のバイアス電極（バイアス電極１６１，１６２）と、マッハツェンダ光変調器１２０のバイアス電極（バイアス電極１６３，１６４）と、の間に形成されている。

また、間仕切り電極１７０は、バイアス電極１６２やバイアス電極１６３との間でショートしないように、バイアス電極１６２やバイアス電極１６３との間に間隔を有するように設けられる。間仕切り電極１７０によって、マッハツェンダ光変調器１１０のバイアス電極とマッハツェンダ光変調器１２０のバイアス電極とが仕切られる。

したがって、バイアス電極１６１，１６２からバイアス電極１６３，１６４側へ向かう電気力線が間仕切り電極１７０により吸収される。これにより、バイアス電極１６１，１６２の影響による並行導波路１２２，１２３の電界の変化を低減することができる。また、バイアス電極１６３，１６４からバイアス電極１６１，１６２側へ向かう電気力線が間仕切り電極１７０により吸収される。これにより、バイアス電極１６３，１６４の影響による並行導波路１１２，１１３の電界の変化を低減することができる。

なお、基板１０１の一面には、光を透過する層によって形成されたバッファ層が形成されていてもよい。バッファ層は、基板１０１と、信号電極１４１，１４２、接地電極１５１〜１５３、バイアス電極１６１〜１６４および間仕切り電極１７０と、の間に介在する。これにより、基板１０１に形成された並行導波路１１２，１１３および並行導波路１２２，１２３を通過する光を各電極が吸収して光損失が発生することを防止することができる。バッファ層には、たとえば厚さが０．２１［μｍ］のＳｉＯ₂を用いる。

また、分岐光導波路１０２から入射された光を分岐して、分岐光をそれぞれマッハツェンダ光変調器１１０，１２０へ入射する構成について説明した。これに対して、分岐光導波路１０２を省き、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０のそれぞれへ外部から直接光を入射する構成としてもよい。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。バイアス電極１６１，１６２のそれぞれに正負対象なＤＣバイアス電圧を印加すると、バイアス電極１６１からバイアス電極１６２へ向かって電気力線２１１が生じる。電気力線２１１が並行導波路１１２，１１３に電界を発生させ、並行導波路１１２，１１３の屈折率を変化させる。これにより、並行導波路１１２，１１３を伝播する光の位相が変化する。

同様に、バイアス電極１６３，１６４のそれぞれに正負対象なＤＣバイアス電圧を印加すると、バイアス電極１６３からバイアス電極１６４へ向かって電気力線２２１が生じる。電気力線２２１が並行導波路１２２，１２３に電界を発生させ、並行導波路１２２，１２３の屈折率を変化させる。これにより、並行導波路１２２，１２３を伝播する光の位相が変化する。

また、バイアス電極１６１から発生し、バイアス電極１６２を超えて並行導波路１２２，１２３の方へ向かう電気力線２１２は、間仕切り電極１７０によって吸収される。これにより、電気力線２１２による並行導波路１２２，１２３への影響を低減することができる。また、バイアス電極１６３から発生し、並行導波路１１２，１１３の方へ向かう電気力線２２２は、間仕切り電極１７０によって吸収される。これにより、電気力線２２２による並行導波路１１２，１１３への影響を低減することができる。

図３は、バイアス電極と間仕切り電極の距離に対する各特性の関係を示すグラフである。図３において、横軸は、バイアス電極（たとえばバイアス電極１６２やバイアス電極１６３）から間仕切り電極１７０までの距離［μｍ］を示している。左側の縦軸は、動作点電圧を制御するためのバイアス電極の駆動電圧［Ｖ］を示している。右側の縦軸はバイアス電極間の干渉の大きさ［％］を示している。

関係３１０は、バイアス電極から間仕切り電極１７０までの距離（横軸）と、バイアス電極の駆動電圧（左側の縦軸）と、の関係を示している。関係３２０は、バイアス電極から間仕切り電極１７０までの距離（横軸）と、バイアス電極間の干渉の大きさ（右側の縦軸）と、の関係を示している。

関係３１０に示すように、間仕切り電極１７０をバイアス電極に近づけるほど、動作点電圧を制御するためのバイアス電極の駆動電圧が増加する。これは、間仕切り電極１７０をバイアス電極に近づけるほど、間仕切り電極１７０による電気力線の吸収率が大きくなり、バイアス電極による各導波路への電界印加効率が低下するためである。

一方、関係３２０に示すように、間仕切り電極１７０をバイアス電極から遠ざけるほどバイアス電極間の干渉が大きくなる。これは、間仕切り電極１７０をバイアス電極から遠ざけるほど、間仕切り電極１７０による電気力線の吸収率が小さくなり、各バイアス電極の電気力線が他方のマッハツェンダ光変調器のバイアス電極側へ印加されるためである。

このように、バイアス電極と間仕切り電極１７０の距離を小さくすると駆動電圧が増加し、バイアス電極と間仕切り電極１７０の距離を大きくするとバイアス電極間の干渉が増加するトレードオフの関係となる。光デバイス１００においては、たとえば、駆動電圧が高くならず、かつ干渉を低減できる範囲３３０において、バイアス電極から間仕切り電極１７０までの距離を設定する。

このように、実施の形態１にかかる光デバイス１００には、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０の各バイアス電極の間に間仕切り電極１７０が設けられている。これにより、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０の各バイアス電極からの電気力線が他方の光変調器に与える影響を低減することができる。このため、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０における変調精度を向上させることができる。また、バイアス電極１６１，１６２とバイアス電極１６３，１６４との間の干渉を低減することができるため、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０において動作点電圧を精度よく制御することができる。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。図４において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図４に示すように、実施の形態２にかかる光デバイス１００の間仕切り電極１７０は、ワイヤ４０１を用いたワイヤボンディングによって接地電極１５３に対して接続されている。

これにより、接地電極１５３を接地すれば同時に間仕切り電極１７０を接地することができる。このため、間仕切り電極１７０を直接接地する工程を省くことが可能になるため、実装コストを低減することができる。また、接地電極１５３を接地することで、マッハツェンダ光変調器１１０のバイアス電極１６１，１６２と、マッハツェンダ光変調器１２０のバイアス電極１６３，１６４と、の間の干渉を効率よく低減することができる。

図５は、実施の形態２にかかる光デバイスの変形例１を示す平面図である。図５において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図５に示すように、光デバイス１００の変形例１においては、間仕切り電極１７０が、基板１０１に設けられた電極パターンによって接地電極１５３に対して接続されている。これにより、ボンディングを行わなくても間仕切り電極１７０を接地することができるため、実装コストを低減することができる。

また、バイアス電極１６１，１６２のそれぞれは、両端部のうちの接地電極１５３に遠い端部が端部１０１ａへ導出される。これにより、バイアス電極１６１〜１６４をともに端部１０１ａへ導出し、バイアス電極１６１〜１６４の配線を容易にすることができる。また、マッハツェンダ光変調器１１０のバイアス電極１６１，１６２のそれぞれの両端部のうちの接地電極１５３に近い端部が端部１０１ａへ導出される場合（たとえば図１参照）と比べて、間仕切り電極１７０を接地電極１５３に容易に接続することができる。

このように、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０のうちの基板１０１の端部１０１ａから遠いマッハツェンダ光変調器１１０のバイアス電極１６１，１６２のそれぞれにおいて、両端部のうちの接地電極１５３に遠い端部を端部１０１ａへ導出する。これにより、バイアス電極１６１〜１６４の配線を容易にするとともに、間仕切り電極１７０を接地電極１５３に容易に接続することができる。

図６は、実施の形態２にかかる光デバイスの変形例２を示す平面図である。図６において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、図６においては、光デバイス１００のバイアス電極１６１〜１６４の付近を拡大して示しており、光デバイス１００の構成のうちの図６に図示していない部分については図１に示した構成と同様である。

図６に示すように、基板１０１におけるマッハツェンダ光変調器１１０，１２０と並行する端部１０１ａには、バイアス電極１６１〜１６４がそれぞれフィード部６１１〜６１４を介して接続される電極パッド６２１〜６２４が設けられている。電極パッド６２１〜６２４をワイヤボンディングなどによって外部と接続することで、バイアス電極１６１〜１６４を外部と電気的に接続することができる。

また、端部１０１ａには、間仕切り電極１７０がフィード部６１５を介して接続される間仕切り電極パッド６２５が設けられている。間仕切り電極パッド６２５をワイヤボンディングによって外部と接続することで、間仕切り電極１７０を接地することができる。

間仕切り電極１７０は、フィード部６１５により、フィード部６１１，６１２と、フィード部６１３，６１４と、の間にまで導出されている。これにより、フィード部６１１，６１２と、フィード部６１３，６１４と、の間の干渉を低減することができる。さらに、間仕切り電極１７０は、間仕切り電極パッド６２５により、電極パッド６２１，６２２と、電極パッド６２３，６２３と、の間にまで導出されている。これにより、電極パッド６２１，６２２と、電極パッド６２３，６２３と、の間の干渉を低減することができる。

また、間仕切り電極パッド６２５は、電極パッド６２１〜６２４と同じサイズ（ほぼ同じサイズも含む）である。これにより、電極パッド６２１〜６２４の形成工程において間仕切り電極パッド６２５も形成することが可能になる。また、電極パッド６２１〜６２４のワイヤボンディング工程において、間仕切り電極パッド６２５のワイヤボンディングも容易に行うことが可能になる。このため、製造効率を向上させることができる。

また、間仕切り電極パッド６２５は、電極パッド６２１〜６２４と一列に等間隔（ほぼ等間隔も含む）で設けられている。これにより、電極パッド６２１〜６２４の形成工程において間仕切り電極パッド６２５も形成することが可能になる。また、電極パッド６２１〜６２４のワイヤボンディング工程において、間仕切り電極パッド６２５のワイヤボンディングも容易に行うことが可能になる。このため、製造効率を向上させることができる。

図７は、実施の形態２にかかる光デバイスの変形例３を示す平面図である。図７において、図６に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すように、実施の形態２の変形例３にかかる光デバイス１００は、基板１０１を内蔵する筐体７１０を備えている。筐体７１０は、ピン７３１〜７３５を有する。

ピン７３１〜７３５のそれぞれは、筐体７１０の内部から外部へ導通する電極である。電極パッド６２１は、ピン７３１の筐体７１０の内側へ導出された部分とワイヤ７２１によって接続されている。同様に、電極パッド６２２〜６２４は、それぞれワイヤ７２２〜７２４によってピン７３２〜７３４と接続されている。

また、間仕切り電極パッド６２５は、ピン７３５の筐体７１０の内側へ導出された部分とワイヤ７２５によって接続されている。このように、間仕切り電極１７０と、ピン７３５の筐体７１０の内側へ導出された部分と、を電気的に接続する。これにより、ピン７３５の筐体７１０の外側へ導出された部分を外部から接地することで間仕切り電極１７０を容易に接地することができる。

このように、実施の形態２にかかる光デバイス１００によれば、間仕切り電極１７０を接地することで、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０の各バイアス電極からの電気力線が他方の光変調器に与える影響をさらに効率よく低減することができる。このため、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０における変調精度を向上させることができる。また、バイアス電極１６１，１６２とバイアス電極１６３，１６４との間の干渉をさらに効率よく低減することができるため、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０において動作点電圧を精度よく制御することができる。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。図８においては、光デバイス１００のバイアス電極１６１〜１６４の付近を拡大して示しており、光デバイス１００の構成のうちの図８に図示していない部分については図１と同様の構成である。図８に示すように、実施の形態３にかかる光デバイス１００は、図１に示したバイアス電極１６１〜１６４に代えてバイアス電極８１０，８２０，８３０，８４０を備えている。

バイアス電極８１０は、基板１０１上に設けられたプッシュ用の電極である。また、バイアス電極８１０は、櫛歯状に形成されており、並行電極８１１〜８１３を有する。並行電極８１３は、並行導波路１１３に沿って設けられている。また、バイアス電極８１０は、フィード部８１４を介して端部１０１ａへ導出されている。

バイアス電極８２０は、基板１０１上に設けられたプル用の電極である。また、バイアス電極８２０は、櫛歯状に形成されており、並行電極８２１〜８２３を有する。並行電極８２１は、並行導波路１１２に沿って設けられている。また、バイアス電極８２０は、フィード部８２４を介して端部１０１ａへ導出されている。また、バイアス電極８１０とバイアス電極８２０は、互いに間隔を有するように、並行電極８１１〜８１３と並行電極８２１〜８２３が互い違いになるように設けられている。

バイアス電極８３０は、基板１０１上に設けられたプッシュ用の電極である。また、バイアス電極８３０は、櫛歯状に形成されており、並行電極８３１〜８３３を有する。並行電極８３３は、並行導波路１２３に沿って設けられている。また、バイアス電極８３０は、フィード部８３４を介して端部１０１ａへ導出されている。

バイアス電極８４０は、基板１０１上に設けられたプル用の電極である。また、バイアス電極８４０は、櫛歯状に形成されており、並行電極８４１〜８４３を有する。並行電極８４１は、並行導波路１２２に沿って設けられている。また、バイアス電極８４０は、フィード部８４４を介して端部１０１ａへ導出されている。また、バイアス電極８３０とバイアス電極８４０は、互いに間隔を有するように、並行電極８３１〜８３３と並行電極８４１〜８４３が互い違いになるように設けられている。

このように、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０のそれぞれにおいて、プッシュ用の並行電極とプル用の並行電極を３つずつ設ける構成としてもよい。これにより、バイアス電極（バイアス電極８１０，８２０）による電界印加効率を改善し、駆動電圧を低減することができる。この場合も、バイアス電極８１０，８２０と、バイアス電極８３０，８４０と、の間に間仕切り電極１７０を設ける。これにより、バイアス電極８１０，８２０と、バイアス電極８３０，８４０と、の間の干渉を低減することができる。

ここで、間仕切り電極１７０と各バイアス電極の間隔が狭すぎると、各バイアス電極による各導波路への電界印加効率が低下する。これに対して、バイアス電極（ここでは間仕切り電極１７０に最も近い並行電極８２３）と間仕切り電極１７０との間隔ＧａｐＰＭは、各バイアス電極のプッシュ用の電極とプル用の電極との間隔ＧａｐＰＰよりも大きくなるように間仕切り電極１７０を設計する。間隔ＧａｐＰＰは、たとえば、並行電極８１３と並行電極８２３との間隔である。

また、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０のそれぞれにおいてプッシュ用の並行電極とプル用の並行電極を３つずつ設ける構成においては、間仕切り電極１７０の幅が狭くなりすぎると干渉抑制効果が薄れる。これに対して、間仕切り電極１７０の幅がバイアス電極の幅より大きくなるように間仕切り電極１７０を設計する。バイアス電極の幅は、たとえばバイアス電極８１０，８２０，８３０，８４０の各並行電極の幅である。

このように、実施の形態３にかかる光デバイス１００によれば、プッシュ用の並行電極とプル用の並行電極を３つずつ設ける構成においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、プッシュ用の並行電極とプル用の並行電極を２つずつ、または４つ以上ずつ設ける構成としても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４にかかる光デバイスの構成例を示す平面図である。図１０において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態４にかかる光デバイス１００は、偏波多重などで用いられる２出力のＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：差動四位相偏移変調）変調器である。

図１０に示すように、実施の形態４にかかる光デバイス１００は、基板１０１と、マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０と、間仕切り電極１０４０と、間仕切り電極１０５０と、間仕切り電極１０６０と、を備えている。分岐光導波路１００１は、基板１０１上に設けられており、入射された光を分岐し、分岐した各光をマッハツェンダ干渉計１０１０およびマッハツェンダ干渉計１０２０のそれぞれへ出射する。

マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０のそれぞれは、基板１０１に並列で設けられている。また、マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０のそれぞれは、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０、間仕切り電極１７０および電気力線が生じる第二バイアス電極をそれぞれの光導波路に有する。

具体的には、マッハツェンダ干渉計１０１０は、並行導波路１０１１，１０１２を有する。並行導波路１０１１にはマッハツェンダ光変調器１１０およびバイアス電極１０３１が設けられるとともに、並行導波路１０１２にはマッハツェンダ光変調器１２０およびバイアス電極１０３２が設けられる。また、マッハツェンダ干渉計１０１０は、マッハツェンダ光変調器１１０のバイアス電極１６１，１６２と、マッハツェンダ光変調器１２０のバイアス電極１６３，１６４と、を仕切る間仕切り電極１７０を有する。

マッハツェンダ干渉計１０２０は、並行導波路１０２１，１０２２を有する。並行導波路１０２１にはマッハツェンダ光変調器１１０およびバイアス電極１０３３が設けられるとともに、並行導波路１０２２にはマッハツェンダ光変調器１２０およびバイアス電極１０３４が設けられる。また、マッハツェンダ干渉計１０２０は、マッハツェンダ光変調器１１０のバイアス電極１６１，１６２と、マッハツェンダ光変調器１２０のバイアス電極１６３，１６４と、を仕切る間仕切り電極１７０を有する。

間仕切り電極１０４０（第二間仕切り導体）は、基板１０１上において、マッハツェンダ干渉計１０１０のバイアス電極１０３１，１０３２と、マッハツェンダ干渉計１０２０のバイアス電極１０３３，１０３４と、の間に設けられている。これにより、マッハツェンダ干渉計１０１０のバイアス電極１０３１，１０３２と、マッハツェンダ干渉計１０２０のバイアス電極１０３３，１０３４と、の間の干渉が低減される。

間仕切り電極１０５０は、基板１０１において、マッハツェンダ干渉計１０１０のバイアス電極１６１〜１６４と、マッハツェンダ干渉計１０２０のバイアス電極１６１〜１６４と、の間に設けられている。これにより、マッハツェンダ干渉計１０１０のバイアス電極１６１〜１６４と、マッハツェンダ干渉計１０２０のバイアス電極１６１〜１６４と、の間の干渉が低減される。

間仕切り電極１０６０（第三間仕切り導体）は、基板１０１において、バイアス電極１６１〜１６４と、マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０のバイアス電極１０３１〜１０３４と、を互いに仕切る位置に設けられている。これにより、マッハツェンダ光変調器１１０，１２０のそれぞれのバイアス電極１６１〜１６４とバイアス電極１０３１〜１０３４との間の干渉が低減される。

また、マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０の間仕切り電極１７０と間仕切り電極１０４０とは間仕切り電極１０６０によって接続されている。これにより、間仕切り電極１７０を接地することで間仕切り電極１０４０も接地できる。このため、間仕切り電極１０４０を直接接地する工程を省くことが可能になるため、実装コストを低減することができる。また、間仕切り電極１０４０を接地することで、バイアス電極１６１〜１６４とバイアス電極１０３１〜１０３４との間の干渉を効率よく低減することができる。

また、間仕切り電極１０５０は、電極パターンによって接地電極１５３に接続されている。これにより、接地電極１５３を接地することで間仕切り電極１０５０も接地できる。このため、間仕切り電極１０５０を直接接地する工程を省くことが可能になるため、実装コストを低減することができる。また、間仕切り電極１０５０を接地することで、マッハツェンダ干渉計１０１０のバイアス電極１６１〜１６４と、マッハツェンダ干渉計１０２０のバイアス電極１６１〜１６４と、の間の干渉を効率よく低減することができる。

このように、光デバイス１００は、子マッハツェンダ干渉計を４つ（マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０のマッハツェンダ光変調器１１０，１２０）と、親マッハツェンダ干渉計を２つ（マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０）と、を有する。光デバイス１００において、４つの子マッハツェンダ干渉計の各バイアス電極間の干渉を間仕切り電極１７０および間仕切り電極１０５０によって低減することができる。

また、２つの親マッハツェンダ干渉計の各バイアス電極間の干渉を間仕切り電極１０４０によって低減することができる。また、子マッハツェンダ干渉計と親マッハツェンダ干渉計の各バイアス電極の間の干渉を間仕切り電極１０６０によって低減することができる。このように、３つ以上の光変調器を基板１０１上に設ける構成においても、各光変調器のバイアス電極の間に間仕切り導体を設けることで変調精度を向上させることができる。

図１１は、実施の形態４にかかる光デバイスの変形例１を示す平面図である。図１１において、図１０に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、光デバイス１００の間仕切り電極１０４０は、バイアス電極１０３１，１０３２と、バイアス電極１０３３，１０３４と、のそれぞれの付近に設けられた並列する複数の電極（導体）であってもよい。

具体的には、間仕切り電極１０４０は、バイアス電極１０３２と並行して設けられた電極１１１１と、バイアス電極１０３３と並行して設けられた電極１１１２と、を含む。電極１１１１および電極１１１２は、配線パターンによって間仕切り電極１０６０に接続されている。これにより、間仕切り電極１０４０の電極材料および基板１０１の熱膨張差から生じる応力が、マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０のバイアス変動を引き起こすことを回避することができる。

図１２は、実施の形態４にかかる光デバイスの変形例２を示す平面図である。図１２において、図１０に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、光デバイス１００の間仕切り電極１０４０は、空孔部１２１０を有する電極（導体）であってもよい。これにより、間仕切り電極１０４０の電極材料および基板１０１の熱膨張差から生じる応力が、マッハツェンダ干渉計１０１０，１０２０のバイアス変動を引き起こすことを回避することができる。

このように、実施の形態４にかかる光デバイス１００によれば、３つ以上の光変調器を基板１０１上に設ける構成においても、各光変調器のバイアス電極の間に間仕切り導体を設けることで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（光変調器に適用した光デバイス）
図１３は、光変調器に適用した光デバイスの構成例を示す平面図である。図１３に示すように、光デバイス１３００は、光デバイス１００および偏波多重カプラ１３１０（偏波多重部）を備えている。光デバイス１００は、たとえば図５に示した光デバイス１００である。ただし、図５に示した光デバイス１００に限らず、上述した各実施の形態にかかる光デバイス１００を光デバイス１３００に適用することができる。

光デバイス１００の分岐光導波路１０２（たとえば図５参照）には、たとえば連続光が入射される。偏波多重カプラ１３１０は、光デバイス１００の出射導波路１１４から出力された信号光と、光デバイス１００の出射導波路１２４から出力された信号光と、を偏波多重して出射する。これにより、光デバイス１００によって精度よく変調した各光信号を多重偏波した高精度の偏波多重光信号を生成することができる。

図１４は、光変調器に適用した光デバイスの他の構成例を示す平面図である。図１４において、図５に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１４に示すように、光デバイス１４００は、図５に示した光デバイス１００において光合波導波路１４１０（合波部）を備え、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：四位相偏移変調）を行う構成である。ただし、図５に示した光デバイス１００に限らず、上述した各実施の形態にかかる光デバイス１００を光デバイス１４００に適用することができる。

光デバイス１００の分岐光導波路１０２（たとえば図５参照）には、たとえば連続光が入射される。光合波導波路１４１０は、出射導波路１１４から出力された信号光と、出射導波路１２４から出力された信号光と、を合波して出射する。これにより、高精度のＱＰＳＫを行ったＱＰＳＫ光信号を生成することができる。

（光デバイスを備える光送信機）
図１５は、光デバイスを備える光送信機の構成例を示す平面図である。図１５に示すように、光送信機１５００は、光源１５１０と、データ生成部１５２０と、光デバイス１５３０と、を備えている。光源１５１０は、連続光を生成して光デバイス１５３０へ出力する。データ生成部１５２０は、光デバイス１５３０の光変調器へ印加するデータ信号を生成して光デバイス１５３０へ出力する。

光デバイス１５３０には、上述した各実施の形態にかかる光デバイス１００を適用することができる。たとえば、図１に示した光デバイス１００を光デバイス１５３０に適用する場合は、光源１５１０からの連続光は分岐光導波路１０２へ入射される。また、データ生成部１５２０からのデータ信号は信号電極１４１，１４２へ印加される。

また、ここでは光送信機１５００に光源１５１０を設ける構成について説明したが、光源１５１０に代えて光送信機１５００の外部の光源を用いてもよい。また、光デバイス１５３０へ入射される光は、連続光に限らず、たとえばＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）パルス化されたＲＺ信号光などでもよい。光デバイス１５３０から出射された光信号は、光ファイバ１５０１を介して光受信機へ送信される。光送信機１５００によれば、データ生成部１５２０によって生成したデータ信号に基づいて光デバイス１５３０によって精度よく変調した光信号を送信することができる。

（間仕切り電極の形状）
上述した各実施の形態にかかる間仕切り電極１７０を、たとえば、バイアス電極１６１〜１６４と材料が同じ電極にするとよい。これにより、バイアス電極１６１〜１６４と間仕切り電極１７０を同様の電極形成プロセスで形成することができる。さらに、上述した各実施の形態にかかる間仕切り電極１７０を、バイアス電極１６１〜１６４と厚みが同じ電極にするとよい。これにより、バイアス電極１６１〜１６４と間仕切り電極１７０を１回の電極形成プロセスで形成することができる。

または、上述した各実施の形態にかかる間仕切り電極１７０を、バイアス電極１６１〜１６４より薄くしてもよい。これにより、間仕切り電極１７０の電極材料および基板１０１の熱膨張差から生じる応力がマッハツェンダ光変調器１１０，１２０のバイアス変動を引き起こすことを回避することができる。

または、バイアス電極１６１〜１６４を複数層の電極とし、バイアス電極１６１〜１６４の複数層のうちの基板１０１に最も近い層（最下層）と間仕切り電極１７０の厚みが同じになるようにしてもよい。これにより、バイアス電極１６１〜１６４の最下層と間仕切り電極１７０を１回の電極形成プロセスで形成することができるとともに、間仕切り電極１７０をバイアス電極１６１〜１６４より薄くすることができる。

（Ｘカット基板への適用）
上述した各実施の形態においては、基板１０１にＺカット基板を用いる場合について説明したが、基板１０１にＸカット基板を用いることもできる。

図１６は、図１に示した光デバイスの変形例を示す平面図である。図１６において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１６は、基板１０１にＸカット基板を用いた光デバイス１００を示している。

この場合は、信号電極１４１，１４２によって並行導波路１１２，１１３，１２２，１２３に印加される電界の向きは基板１０１の表面と並行となる。このため、並行導波路１１２，１１３は、信号電極１４１の真下ではなく、信号電極１４１と接地電極１５１，１５２との間に配置するとよい。また、並行導波路１２２，１２３は、信号電極１４２の真下ではなく、信号電極１４２と接地電極１５２，１５３との間に配置するとよい。

また、基板１０１にＸカット基板を用いる場合においても、バイアス電極１６１〜１６４によるＤＣバイアス制御が可能である。この場合は、並行導波路１１２，１１３は、バイアス電極１６１，１６２の間に配置するとよい。また、並行導波路１２２，１２３は、バイアス電極１６３，１６４の間に配置するとよい。

このように、基板１０１にＸカット基板を用いる場合においても、図１に示した光デバイス１００と同様の効果を得ることができる。また、基板１０１にＸカット基板を用いる構成は、図１に示した光デバイス１００に限らず、上述した各実施の形態にかかる光デバイス１００に対しても適用可能である。

以上説明したように、光デバイスおよび光送信機によれば、光信号の変調精度を向上させることができる。上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）電気光学効果を有する基板と、
前記基板に設けられ、電気力線が生じるバイアス電極を有する複数の光変調器と、
前記バイアス電極から生じる電気力線が、前記複数の光変調器のうちの他方の光変調器の光導波路に与える影響を緩和する間仕切り導体と、
を備えることを特徴とする光デバイス。

（付記２）前記間仕切り導体は、前記複数の光変調器の前記バイアス電極を互いに仕切る位置に設けられていることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記３）前記間仕切り導体は、前記基板に設けられた間仕切り電極であることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記４）前記複数の光変調器のそれぞれは、信号が印加される信号電極およびバイアス電圧が印加される前記バイアス電極をそれぞれの光導波路の付近に有するマッハツェンダ光変調器であることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記５）前記複数の光変調器の前記バイアス電極のそれぞれは、プッシュ用の電極とプル用の電極とを含むことを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記６）前記基板を内蔵し、内部から外部へ導通する電極を有する筐体を備え、
前記間仕切り導体は、前記筐体の内側における前記電極に対して電気的に接続されることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記７）前記基板には、前記光変調器の信号電極に対する接地電極が設けられ、
前記間仕切り導体は、前記接地電極に対して電気的に接続されることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記８）前記間仕切り導体は、ワイヤボンディングによって前記接地電極に対して接続されることを特徴とする付記７に記載の光デバイス。

（付記９）前記間仕切り導体は、前記基板に設けられた電極パターンによって前記接地電極に対して接続されることを特徴とする付記７に記載の光デバイス。

（付記１０）前記複数の光変調器の前記バイアス電極のそれぞれは、前記基板の一端部へ導出され、
前記複数の光変調器のうちの前記一端部から遠い光変調器の前記バイアス電極は、両端部のうちの前記接地電極に遠い端部が前記一端部へ導出されることを特徴とする付記９に記載の光デバイス。

（付記１１）前記基板の一端部には、前記複数の光変調器の前記バイアス電極がそれぞれフィード部を介して接続される複数の電極パッドが設けられ、
前記間仕切り導体は、前記複数の光変調器のそれぞれの前記フィード部の間まで導出されることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記１２）前記間仕切り導体は、前記複数の光変調器のそれぞれの前記電極パッドの間まで導出されることを特徴とする付記１１に記載の光デバイス。

（付記１３）前記一端部には、前記間仕切り導体が接続される間仕切り電極パッドが設けられることを特徴とする付記１２に記載の光デバイス。

（付記１４）前記間仕切り電極パッドは、前記複数の電極パッドとともに一列に等間隔で設けられることを特徴とする付記１３に記載の光デバイス。

（付記１５）前記バイアス電極と前記間仕切り導体との間隔は、前記バイアス電極の前記プッシュ用の電極とプル用の電極との間隔よりも大きいことを特徴とする付記５に記載の光デバイス。

（付記１６）前記間仕切り導体は、前記バイアス電極よりも幅が大きいことを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記１７）前記基板に設けられ、前記複数の光変調器、前記間仕切り導体および電気力線が生じる第二バイアス電極をそれぞれの光導波路に有する複数の干渉計と、
前記第二バイアス電極から生じる電気力線が、前記複数の干渉計のうちの他方の干渉計の光導波路に与える影響を緩和する第二間仕切り導体と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記１８）前記複数の光変調器の前記バイアス電極と、前記複数の干渉計の前記第二バイアス電極と、を互いに仕切る第三間仕切り導体を備えることを特徴とする付記１７に記載の光デバイス。

（付記１９）前記間仕切り導体と前記第二間仕切り導体は、前記第三間仕切り導体によって接続されることを特徴とする付記１８に記載の光デバイス。

（付記２０）前記間仕切り導体は、前記複数の光変調器の前記バイアス電極のそれぞれの付近に設けられた複数の導体であることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記２１）前記間仕切り導体は、空孔部を有する導体であることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記２２）前記複数の光変調器によって変調された各光信号を偏波多重する偏波多重部を備えることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記２３）前記複数の光変調器によって変調された各光信号を合波する合波部を備え、
ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を行うことを特徴とする付記４に記載の光デバイス。

（付記２４）付記１〜２３のいずれか一つに記載の光デバイスと、
前記複数の光変調器へ印加するデータ信号を生成するデータ生成部と、
を備えることを特徴とする光送信機。

１００，１３００，１４００，１５３０ 光デバイス
１０１ 基板
１０１ａ 端部
１０２，１００１ 分岐光導波路
１１０，１２０ マッハツェンダ光変調器
１１１，１２１ 入射導波路
１１２，１１３，１２２，１２３，１０１１，１０１２，１０２１，１０２２ 並行導波路
１１４，１２４ 出射導波路
１４１，１４２ 信号電極
１５１〜１５３ 接地電極
１６１〜１６４，８１０，８２０，８３０，８４０，１０３１〜１０３４ バイアス電極
１７０，１０４０，１０５０，１０６０ 間仕切り電極
２１１，２１２，２２１，２２２ 電気力線
４０１，７２１〜７２５ ワイヤ
６１１〜６１５，８１４，８２４，８３４，８４４ フィード部
６２１〜６２４ 電極パッド
６２５ 間仕切り電極パッド
７１０ 筐体
７３１〜７３５ ピン
８１１〜８１３，８２１〜８２３，８３１〜８３３，８４１〜８４３ 並行電極
１０１０，１０２０ マッハツェンダ干渉計
１１１１，１１１２ 電極
１２１０ 空孔部
１４１０ 光合波導波路

Claims (10)

1. 電気光学効果を有する基板と、
   前記基板に設けられ、電気力線が生じるバイアス電極を有する複数の光変調器と、
   前記バイアス電極から生じる電気力線が、前記複数の光変調器のうちの他方の光変調器の光導波路に与える影響を緩和する間仕切り導体と、
   を備えることを特徴とする光デバイス。
2. 前記間仕切り導体は、前記複数の光変調器の前記バイアス電極を互いに仕切る位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
3. 前記間仕切り導体は、前記基板に設けられた間仕切り電極であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
4. 前記複数の光変調器のそれぞれは、信号が印加される信号電極およびバイアス電圧が印加される前記バイアス電極をそれぞれの光導波路の付近に有するマッハツェンダ光変調器であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
5. 前記基板には、前記光変調器の信号電極に対する接地電極が設けられ、
   前記間仕切り導体は、前記接地電極に対して電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
6. 前記基板に設けられ、前記複数の光変調器、前記間仕切り導体および電気力線が生じる第二バイアス電極をそれぞれの光導波路に有する複数の干渉計と、
   前記第二バイアス電極から生じる電気力線が、前記複数の干渉計のうちの他方の干渉計の光導波路に与える影響を緩和する第二間仕切り導体と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
7. 前記間仕切り導体は、前記複数の光変調器の前記バイアス電極のそれぞれの付近に設けられた複数の導体であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
8. 前記複数の光変調器によって変調された各光信号を偏波多重する偏波多重部を備えることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
9. 前記複数の光変調器によって変調された各光信号を合波する合波部を備え、
   ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を行うことを特徴とする請求項４に記載の光デバイス。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の光デバイスと、
    前記複数の光変調器へ印加するデータ信号を生成するデータ生成部と、
    を備えることを特徴とする光送信機。

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