JP2014092713A - 偏波多重光変調器装置、集積光学素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置を提供する。
【解決手段】集積光学素子13の第3縁13c及び第4縁13dは、軸Ax2に交差する軸Ax3の方向に延在する。光入力ポート12cは第3縁13cに位置する。集積光学素子13の第2群の配線及び第1群の配線の配置は、第1群の入力14から第1群の光変調器31までの信号伝搬と第2群の入力16から第2群の光変調器33までの信号伝搬との間に電気的スキューを引き起こす。光学的スキューを低減できるように、電気的スキューの符号を規定する配線を配置する。第1入力〜第4入力14a〜14dが第1縁13aに沿って配列される。電気信号の入力の配列する縁13aが光入力ポート12cの位置する縁13cと異なるので、光入力ポート12cの位置が電気信号の入力の配置に干渉しない。
【選択図】図5
【解決手段】集積光学素子13の第3縁13c及び第4縁13dは、軸Ax2に交差する軸Ax3の方向に延在する。光入力ポート12cは第3縁13cに位置する。集積光学素子13の第2群の配線及び第1群の配線の配置は、第1群の入力14から第1群の光変調器31までの信号伝搬と第2群の入力16から第2群の光変調器33までの信号伝搬との間に電気的スキューを引き起こす。光学的スキューを低減できるように、電気的スキューの符号を規定する配線を配置する。第1入力〜第4入力14a〜14dが第1縁13aに沿って配列される。電気信号の入力の配列する縁13aが光入力ポート12cの位置する縁13cと異なるので、光入力ポート12cの位置が電気信号の入力の配置に干渉しない。
【選択図】図5
Description
本発明は、偏波多重光変調器装置及び集積光学素子に関する。
特許文献1は、複数の光変調器を備える光送信器を開示する。変調信号の品質を劣化させることなく光送信器の小型化を図るために、基板の表面領域に複数の光変調器が形成される。
非特許文献1は、石英系PLC―LNハイブリッド集積回路技術を用いた100Gb/s偏波多重QPSK変調器を開示する。
2009年電子情報通信学会総合大会、C−3−62
特許文献1では、第1の光変調器は、入力光導波路、変調用光導波路及び出力光導波路と、変調用光導波路にデータ信号を与える信号電極と、この信号電極の出力側に設けられ光導波路にDCバイアス電圧を与えるDC電極とを備える。第2の光変調器は、入力光導波路、変調用光導波路及び出力光導波路と、変調光導波路の光にデータ信号を与える信号電極と、この信号電極の入力側に設けられ変調光導波路にDCバイアス電圧を与えるDC電極とを備える。これらの信号電極の入力部の両方は、基板の側面に設けられる。
上記構成によれば、第1の信号電極は変調用光導波路の入力側に配置され、第2の信号電極は変調用光導波路の出力側に配置される。基板の同じ側面に第1および第2の信号電極の入力部を配置することを可能にすると共に、この電極配置は、各信号電極を長くすることなく相互作用長を確保することを可能にする。
非特許文献1の偏波多重QPSK変調器では、PLC−L基板、LN基板、及びPLC−R基板が一方向に配列されている。ニオブ酸リチウム(LiNbO3)を利用する変調器を含むLN基板を石英系の平面導波路(PLC)と組み合わせを用いる。平面導波路としては、PLC−L基板及びPLC−R基板を用いる。PLC−R基板では、偏波回転器(HWP:半波長板)により偏波の向きが回転され、偏波ビームコンバイナ(PBC: Polarization Beam Combiner)によって合波される。非特許文献1では、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)を利用する変調器を用いるために、3つのデバイスの光学的な位置合わせを行う。この位置合わせは煩雑であり複雑である。
一方、特許文献1は、光信号を多重化するための光多重化装置を開示しない。
光デバイスに代表される光変調器では、光信号の多重化を光デバイス内で行うことができない。
光デバイスに代表される光変調器では、光信号の多重化を光デバイス内で行うことができない。
この光デバイスから出力された光信号を多重化するための光多重化装置が光デバイス外に求められる。ところが、発明者らの知見によれば、光デバイス外で行われる光多重化は、光学的なスキューを生成する可能性がある。
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置を提供することを目的とし、この偏波多重光変調器装置のための集積光学素子を提供することを目的とする。
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、(a)第1入力及び第2入力からなる第1群の入力、第3入力及び第4入力からなる第2群の入力、第1光出力ポート、第2光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、(b)前記集積光学素子の前記第1光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、(c)前記集積光学素子の前記第2光出力ポートからの光を受ける第1ミラーと、(d)前記第1ミラーを介して前記集積光学素子の前記第2光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第1光出力ポートに光学的に結合される偏波合波器と、(e)前記集積光学素子の前記第1入力、第2入力、第3入力及び第4入力に電気的に接続された駆動回路とを備え、前記駆動回路、前記集積光学素子の第1縁、及び前記集積光学素子の第2縁は、この順に第1軸の方向に配列されており、前記集積光学素子の前記第1縁及び前記第2縁は、前記第1軸に交差する第2軸の方向に延在し、前記集積光学素子の前記第1光出力ポート及び前記第2光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第2縁に位置し、前記集積光学素子は、光分岐器、第1光合波器、第2光合波器、第1群の光変調器、及び第2群の光変調器を含み、前記第1群の光変調器は前記第1光合波器を介して前記第1光出力ポートに結合され、前記第2群の光変調器は前記第2光合波器を介して前記第2光出力ポートに光学的に結合され、前記第1群の光変調器は第1光変調器及び第2光変調器を含み、前記第2群の光変調器は第3光変調器及び第4光変調器を含み、前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、前記集積光学素子の前記第1入力、前記第2入力、前記第3入力及び前記第4入力は、前記集積光学素子の前記第1縁に沿って配列され、前記集積光学素子は、前記第1群の入力をそれぞれ前記第1群の光変調器に接続する第1群の配線と、前記第2群の入力をそれぞれ前記第2群の光変調器に接続する第2群の配線とを備え、前記第1群の配線の長さは前記第2群の配線の長さより長い。
この偏波多重光変調器装置では、集積光学素子の第2光出力ポートは第1ミラーを介して偏波合波器に光学的に結合され、集積光学素子の第1光出力ポートは偏波回転子を介して偏波合波器に光学的に結合される。これ故に、第2光出力ポートから偏波合波器までの第1伝搬時間は第1光出力ポートから偏波合波器までの第2伝搬時間と異なる。多くの場合に、第1伝搬時間は第2伝搬時間よりも長く、光学的スキューがある。
第1光出力ポートへの出力光に係る第1群の光変調器は第1群の配線導体を介して一群の駆動信号を受け、第2光出力ポートへの出力光に係る第2群の光変調器は第2群の配線導体を介して一群の駆動信号を受ける。第1群の配線導体の長さは第2群の配線導体の長さより長いので、第1群の入力から第1群の光変調器への電気信号伝搬時間は第2群の入力から第2群の光変調器への電気信号伝搬時間より大きく、電気的スキューがある。この偏波多重光変調器装置によれば、光学的スキュー及び電気的スキューが互いにスキューを低減するように、電気信号経路及び光伝播経路が設けられている。
集積光学素子において第1縁は第2縁の反対側にある。第1光出力ポート及び第2光出力ポートは集積光学素子の第2縁に位置する一方で、第1入力、第2入力、第3入力及び第4入力は集積光学素子の第1縁に沿って配列される。これ故に、電気信号の入力を行う縁が光信号の出力を行う縁の反対側にある。集積光学素子の一縁において電気信号を受けて、該電気信号を変調器により光信号に変換して、該光信号を集積光学素子の反対の縁で出力できる。信号(電気信号及び光信号)が第1軸の方向に流せるので、電気信号を導く入力配線、及び光信号を導く出力導波路も第1軸に沿って配列される。このため、スキュー調整のための配線配置及び入力配線導体の配置が容易になる。
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、(a)第1入力及び第2入力からなる第1群の入力、第3入力及び第4入力からなる第2群の入力、第1光出力ポート、第2光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、(b)前記集積光学素子の前記第1光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、(c)前記集積光学素子の前記第2光出力ポートからの光を受ける第1ミラーと、(d)前記第1ミラーを介して前記集積光学素子の前記第2光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第1光出力ポートに光学的に結合された偏波合波器と、(e)前記集積光学素子の前記第1入力、第2入力、第3入力及び第4入力に電気的に接続された駆動回路と、を備え、前記駆動回路、前記集積光学素子の第1縁、及び前記集積光学素子の第2縁は、この順に第1軸の方向に配列されており、前記集積光学素子は、前記第1軸に交差する第2軸の方向に延在する第1縁及び第2縁を有し、前記集積光学素子の前記第1光出力ポート及び前記第2光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第2縁に位置し、前記集積光学素子は、光分岐器、第1光合波器、第2光合波器、第1群の光変調器、及び第2群の光変調器を含み、前記第1群の光変調器は前記第1光合波器を介して前記第1光出力ポートに結合され、前記第2群の光変調器は前記第2光合波器を介して前記第2光出力ポートに光学的に結合され、前記第1群の光変調器は第1光変調器及び第2光変調器を含み、前記第2群の光変調器は第3光変調器及び第4光変調器を含み、前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、前記集積光学素子の前記第1入力、前記第2入力、前記第3入力及び前記第4入力は、前記集積光学素子の前記第1縁に沿って配列され、前記集積光学素子は、前記第1群の入力をそれぞれ前記第1群の光変調器に接続する第1群の配線と、前記第2群の入力をそれぞれ前記第2群の光変調器に接続する第2群の配線とを備え、前記偏波回転子、前記第1ミラー及び前記偏波合波器の配置は、前記第1光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬と前記第2光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬との間に光学的スキューを引き起こし、前記第2群の配線上の信号伝搬及び前記第1群の配線上の信号伝搬により電気的スキューを生成して前記偏波多重光変調器装置におけるスキューが前記光学的スキューより小さくなるように、前記第2群の配線及び前記第1群の配線が設けられる。
この偏波多重光変調器装置によれば、第2群の配線及び第1群の配線の配置は、第1群の入力から第1群の光変調器までの信号伝搬と第2群の入力から第2群の光変調器までの信号伝搬との間に電気的スキューを引き起こす。光学的スキューを低減できるように、この電気的スキューの符号(いずれの信号伝搬が大きいか小さいか)を規定する配線を配置できる。
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記集積光学素子は、前記第2軸に交差する第3軸の方向に延在する第3縁及び第4縁を有し、前記光入力ポートは前記第3縁に位置し、前記第1変調器、前記第2変調器、前記第3変調器及び前記第4変調器は前記第2軸の方向に配列されることができる。
この偏波多重光変調器装置によれば、光入力ポートが集積光学素子の第2軸に交差する第3縁に位置する一方で、第1入力、第2入力、第3入力及び第4入力が第1縁に沿って配列される。この配置によれば、光入力ポートの位置する縁を電気信号の入力の配列をと異なるので、光入力ポートの位置が電気信号の入力の配置に干渉しない。
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記集積光学素子は、前記第1入力及び第2入力をそれぞれ前記第1光変調及び前記第2光変調器に接続する第1ライン及び第2ラインを含み、前記集積光学素子は、前記第3入力及び第4入力をそれぞれ前記第3光変調器及び前記第4光変調器に接続する第3ライン及び第4ラインを含み、前記第1ラインは、前記第3ラインの配線長及び第4ラインの配線長より長くなるように屈曲され、前記第2ラインは、前記第3ラインの配線長及び第4ラインの配線長より長くなるように屈曲されることができる。
この偏波多重光変調器装置によれば、第1ライン及び第2ラインの屈曲により、電気信号の遅延差を生成できる。
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、前記集積光学素子、前記偏波合波器、前記第1ミラー、前記偏波回転子、前記偏波合波器及び前記駆動回路を収容しており前記ハウジングの一端及び他端を含むハウジングと、前記ハウジングの前記一端に設けられ前記偏波合波器に光学的に結合された出力光ファイバと、を更に備えることができる。前記集積光学素子の前記光入力ポートは前記入力光ファイバに光学的に結合されており、前記一端は前記他端の反対側にあり、前記ハウジングは、前記ハウジングの前記他端に設けられ前記駆動回路に接続された端子の配列を含む。
この偏波多重光変調器装置によれば、出力光ファイバがハウジングの一端に設けられると共に、駆動回路用の端子の配列が、ハウジングの一端の反対側の他端に設けられる。これ故に、ハウジングにおける光出力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、前記ハウジング内に設けられた第2ミラーと、前記ハウジングの前記一端に設けられた入力光ファイバとを更に備えることができる。前記光入力ポートは、前記集積光学素子の前記第1軸の方向に延在する第3縁に位置し、前記集積光学素子の前記入力ポートは前記第2ミラーを介して前記入力光ファイバを光学的に結合される。
この偏波多重光変調器装置によれば、入力光ファイバがハウジングの一端に設けられると共に、駆動回路用の端子の配列が、ハウジングの一端の反対側の他端に設けられる。これ故に、ハウジングにおける光入力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記第1変調器、前記第2変調器、前記第3変調器及び前記第4変調器の各々はマッハツェンダ変調器を含むことができる。
この偏波多重光変調器装置によれば、マッハツェンダ変調器は、2つのアーム導波路とこれらのアーム導波路に駆動信号を供給する変調電極とから構成される。
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記第1変調器は、マッハツェンダ変調器のための第1アーム導波路及び第2アーム導波路を有し、前記第1アーム導波路及び第2アーム導波路の各々は、第1クラッド、コア及び第2クラッドを含む積層を有し、前記第1入力は第11入力端及び第12入力端を有し、前記第1群の配線は、前記第1変調器の前記第1アーム導波路の前記第1クラッド上の電極を第11入力端に接続する第11配線導体と、前記第1変調器の前記第2アーム導波路の前記第1クラッド上の電極を第12入力端に接続する第12配線導体と、前記第11配線導体と前記第12配線導体との間に延在する第1接地導体とを含み、前記第1接地導体は、前記第1変調器の前記第1アーム導波路と前記第2アーム導波路との間において前記第2クラッドに接続されることができる。
この偏波多重光変調器装置では、第11配線導体及び第12配線導体により第1接地導体を挟むように、第11配線導体、第1接地導体及び第12配線導体が第1入力から個々のアーム導波路に並走する。この偏波多重光変調器装置によれば、これらの導体の長さを等しくなるようにでき、配線長の変更による電気的スキューの調整が容易になる。
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、前記第1軸の方向に配列された第1エリア、第2エリア及び第3エリアを含む主面を有する基板を更に備えることができる。前記基板の前記第1エリアは前記駆動回路を搭載し、前記基板の前記第2エリアは前記集積光学素子を搭載し、前記基板の前記第3エリアは前記第1ミラー、前記偏波回転子、及び前記偏波合波器を搭載し、前記集積光学素子の前記第1光変調器から前記第4光変調器の各々は、半絶縁性InP基板上に設けられた複数の半導体層を含むことができる。
この偏波多重光変調器装置によれば、電気回路、電気−光変換素子、及び光学多重化装置が同一の基板に順序だって配置される。この配置により、信号のスキューを低減できる。
本発明に係る、偏波多重光変調器装置のための集積光学素子は、(a)駆動回路に電気的に接続されるように設けられる第1入力及び第2入力からなる第1群の入力、並びに前記駆動回路に電気的に接続されるように設けられる第3入力及び第4入力からなる第2群の入力と、(b)偏波合波器に偏波回転子を介して光学的に結合されるように設けられる第1光出力ポートと、(c)前記偏波合波器に光学的に結合されるように設けられる第2光出力ポートと、(d)光入力ポートと、(e)光分岐器、第1光合波器、第2光合波器、第1群の光変調器、及び第2群の光変調器を含む光学素子と、(f)前記第1群の入力をそれぞれ前記第1群の光変調器に接続する第1群の配線と、(g)前記第2群の入力をそれぞれ前記第2群の光変調器に接続する第2群の配線とを備え、前記集積光学素子の第1縁及び前記集積光学素子の第2縁は、第1軸の方向に配列されており、前記集積光学素子の前記第1縁は前記集積光学素子の前記第2縁の反対側にあり、前記集積光学素子の第1縁及び第2縁は、前記第1軸に交差する第2軸の方向に延在し、前記集積光学素子の前記第1光出力ポート及び前記第2光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第2縁に位置し、前記第1群の光変調器は前記第1光合波器を介して前記第1光出力ポートに結合され、前記第2群の光変調器は前記第2光合波器を介して前記第2光出力ポートに光学的に結合され、前記第1群の光変調器は第1光変調器及び第2光変調器を含み、前記第2群の光変調器は第3光変調器及び第4光変調器を含み、前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、前記集積光学素子の前記第1入力、前記第2入力、前記第3入力及び前記第4入力は、前記集積光学素子の前記第1縁に沿って配列され、前記第1群の配線の長さは前記第2群の配線の長さより長い。
以上説明したように、本発明によれば、光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置が提供される。また、本発明によれば、この偏波多重光変調器装置のための集積光学素子が提供される。
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の偏波多重光変調器装置、集積光学素子、及び 偏波多重光変調器装置を作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
図1は、本実施の形態に係る偏波多重光変調器装置を概略的に示す図面である。偏波多重光変調器装置11は、集積光学素子13と、偏波合波装置15と、駆動回路17とを含む。駆動回路17、集積光学素子13、及び偏波合波装置15はこの順に第1軸Ax1の方向に配列されている。
偏波合波装置15は、第1ミラー21aと、偏波回転子23と、偏波合波器25とを備える。集積光学素子13は、第1光出力ポート12a、第2光出力ポート12b、及び光入力ポート12cを有する。偏波回転子23は、集積光学素子13の第1光出力ポート12aからの光L2を受ける。第1ミラー21aは、集積光学素子13の第2光出力ポート12bからの光L3を受ける。偏波合波器25は、第1ミラー21aを介して集積光学素子13の第2光出力ポート12bに光学的に結合され、また偏波回転子23を介して集積光学素子13の第1光出力ポート12aに光学的に結合される。
集積光学素子13は、第1縁13a及び第2縁13bを有する。第1縁13a及び第2縁13bは第1軸Ax1に交差し、第1縁13a及び第2縁13bの各々は、第1軸Ax1に交差する第2軸Ax2の方向に延在する。駆動回路17、集積光学素子13の第1縁13a、及び集積光学素子13の第2縁13bは、この順に第1軸Ax1の方向に順に配列されている。
集積光学素子13の第1光出力ポート12a及び第2光出力ポート12bは集積光学素子13の第2縁13bに位置する。集積光学素子13は、光分岐器27、第1光合波器29a(29)、第2光合波器29b(29)、第1群の光変調器31、及び第2群の光変調器33を含む。光分岐器27、第1光合波器29a、第2光合波器29b、第1群の光変調器31、及び第2群の光変調器33は光学素子を構成する。第1群の光変調器31は第1光合波器29aを介して第1光出力ポート12aに結合される。第2群の光変調器33は第2光合波器29bを介して第2光出力ポート29bに光学的に結合される。第1群の光変調器31及び第2群の光変調器33は光分岐器27を介して光入力ポート12cに光学的に結合される。
第1群の光変調器31は第1光変調器20A及び第2光変調器20Bを含む。第2群の光変調器33は第3光変調器20C及び第4光変調器20Dを含む。第1光変調器20A、第2光変調器20B、第3光変調器20C及び第4光変調器20Dは光分岐器27を介して光入力ポート12cに光学的に結合される。
集積光学素子13において、第1入力14a、第2入力14b、第3入力14c及び第4入力14dは、集積光学素子13の第1縁13aに沿って配列される。集積光学素子13は、第1群の入力14及び第2群の入力16を有する。第1群の入力14は第1入力14a及び第2入力14bからなる。第2群の入力16は第3入力14c及び第4入力14dからなる。駆動回路17は、集積光学素子13の第1入力14a、第2入力14b、第3入力14c及び第4入力14dに電気的に接続される。
集積光学素子13は、第1群の入力14をそれぞれ第1群の光変調器31に接続する第1群の配線と、第2群の入力16をそれぞれ第2群の光変調器33に接続する第2群の配線とを備える。第2群の配線の長さは第1群の配線の長さと異なる。本実施例では、第1群の配線の長さは第2群の配線の長さより長い。
この偏波多重光変調器装置11では、集積光学素子13の第2光出力ポート12bは第1ミラーを介して偏波合波器25に光学的に結合され、集積光学素子13の第1光出力ポート12aは偏波回転子23を介して偏波合波器25に光学的に結合される。これ故に、第1光出力ポート12aから偏波合波器25までの第1伝搬時間は第2光出力ポート12bから偏波合波器25までの第2伝搬時間と異なる。多くの場合に、第2伝搬時間は第1伝搬時間よりも長く、光学的スキューがある。
集積光学素子13は、入力ポート12cに入力光L1を受ける。第1光出力ポート12aへの出力光L2に係る第1群の光変調器31は第1群の配線導体を介して一群の駆動信号を受け、第2光出力ポート12bへの出力光L3に係る第2群の光変調器33は第2群の配線導体を介して一群の駆動信号を受ける。第2群の配線導体の長さは第1群の配線導体の長さより短くするとき、第1群の入力14から第1群の光変調器31への電気信号伝搬時間は第2群の入力16から第2群の光変調器33への電気信号伝搬時間より長くでき、集積光学素子13には電気的スキューがある。この偏波多重光変調器装置11によれば、光学的スキュー及び電気的スキューが互いにスキューを低減するように、電気信号経路及び光伝播経路が設けられている。
集積光学素子13において第1縁13aは第2縁13bの反対側にあり、第1光出力ポート12a及び第2光出力ポート12bは集積光学素子の第2縁に位置する一方で、第1入力14a、第2入力14b、第3入力14c及び第4入力14dは集積光学素子13の第1縁13aに沿って配列されるので、電気信号の入力を行う縁13aが光信号の出力を行う縁13bの反対側にある。集積光学素子13の一縁13aにおいて電気信号を受けて、該電気信号を変調器(20A、20B、20C、20D)により光信号に変換して、該光信号を集積光学素子13の反対の縁13bで出力できる。信号(電気信号及び光信号)が第1軸Ax1の方向に流れるので、電気信号を導く入力配線、及び光信号を導く光導波路も第1軸Axに沿って配列される。このため、スキュー調整のためのワイヤリング及び入力配線導体の配置が容易になる。
偏波多重光変調器装置13では、第1ミラー21a、偏波回転子23及び偏波合波器25の配置は、第1光出力ポート12aから偏波合波器25までの光伝搬と第2光出力ポート12bから偏波合波器25までの光伝搬との間に光学的スキューを引き起こすけれども、偏波多重光変調器装置13におけるトータルスキューが光学的スキューより小さくなるように、第1群の配線及び第2群の配線が設けられる。
この偏波多重光変調器装置11によれば、集積光学素子13の第2群の配線及び第1群の配線の配置は、第1群の入力14から第1群の光変調器31までの第1信号伝搬と第2群の入力16から第2群の光変調器33までの第2信号伝搬との間に電気的スキューを引き起こす。光学的スキューを低減できるように、第1信号伝搬及び第2信号伝搬の大小及びその差に係る電気的スキューの符号を規定する配線を配置できる。
偏波多重光変調器装置11では、集積光学素子13は第3縁13c及び第4縁13dを有する。第3縁13c及び第4縁13dの各々は、第2軸Ax2に交差する第3軸Ax3の方向に延在する。光入力ポート12cは第3縁13cに位置する。第1変調器〜第4変調器20A〜20Dは第2軸Ax2の方向に配列されることができる。
この偏波多重光変調器装置11によれば、光入力ポート12cが第2軸Ax2に交差する第3縁13cに位置する一方で、第1入力〜第4入力14a〜14dが第1縁13aに沿って配列される。この配置によれば、光入力ポート12cの位置する縁13cが電気信号の入力の配列する縁13aと異なる。光入力ポート12cの位置が電気信号の入力の配置に干渉しない。
図2は、集積光学素子における光導波路の配置を示す図面である。図2を参照して、集積光学素子13における光導波路の配置を説明する。
半絶縁性のInP基板といった支持体上に、4つの光変調器20A、20B、20C、20Dが並列に配置されている。集積光学素子13は二つの光出力ポート12a、12b及び光入力ポート12cを備える。光入力ポート12cには一本の光入力導波路40の一端が接続されている。
光入力導波路40の他端は1×2MMIカプラ41の入力端に接続されており、1×2MMIカプラ41の二つの出力端は、それぞれ、曲線導波路41A, 41Bを介して、二つの1×2MMIカプラ42A、42Bの入力端に接続されている。1×2MMIカプラ42Aの2出力端は、曲線導波路43A、43Bを介して、2つの1×2MMIカプラ44A、44Bの入力端に接続されている。1×2MMIカプラ42Bの2出力端には、曲線導波路43C、43Dを介して、2つの1×2MMIカプラ44C、44Dの入力端に接続されている。
1×2MMIカプラ44Aの2つの出力端は、それぞれ、曲線導波路44A−1、44A−2を介して変調導波路44A−3及び44A−4に接続される。1×2MMIカプラ44Bの2出力端は、それぞれ、曲線導波路44B−1、44B−2を介して変調導波路44B−3及び44B−4に接続される。1×2MMIカプラ44Cの2出力端は、それぞれ、曲線導波路44C−1、44C−2を介して変調導波路44C−3及び44C−4に接続される。1×2MMIカプラ44Dの2出力端は、それぞれ、曲線導波路44D−1、44D−2を介して変調導波路44D−3及び44D−4に接続される。
変調用導波路44A−3及び44A−4は、それぞれ、曲線導波路44A−5及び44A−6を介して、1×2MMIカプラ45Aの2つの入力端に接続されている。変調用導波路44B−3及び44B−4は、それぞれ、曲線導波路44B−5及び44B−6を介して、1×2MMIカプラ45Bの2つの入力端に接続されている。変調用導波路44C−3及び44C−4は、それぞれ、曲線導波路44C−5及び44C−6を介して、1×2MMIカプラ45Cの2つの入力端に接続されている。変調用導波路44D−3及び44D−4は、それぞれ、曲線導波路44D−5及び44D−6を介して、1×2MMIカプラ45Dの2つの入力端に接続されている。
1×2MMIカプラ45A及び45B各々の1つの出力端は、曲線導波路55A及び55Bを介して2×2MMIカプラ56Aの入力端に接続されている。1×2MMIカプラ45C及び45D各々の1つの出力端は、曲線導波路55C及び55Dを介して2×2MMIカプラ56Bの入力端に接続されている。2×2MMIカプラ56Aにおける一方の出力端が光出力ポート12aに接続され、2×2MMIカプラ56Bにおける一方の出力端が光出力ポート12bに接続される。
第1変調器20A、第2変調器20B、第3変調器20C及び第4変調器20Dの各々は、図2に示されるように、マッハツェンダ変調器を含むことができる。第1変調器20Aは、1×2MMIカプラ44A、変調用導波路(第1アーム導波路)44A−3、変調用導波路(第2アーム導波路)44A−4、及び1×2MMIカプラ45Aを備える。第2変調器20Bは、1×2MMIカプラ44B、一の変調用導波路(第1アーム導波路)44B−3、他の変調用導波路(第2アーム導波路)44B−4、及び1×2MMIカプラ45Bを備える。第3変調器20Cは、1×2MMIカプラ44C、変調用導波路(第1アーム導波路)44C−3、変調用導波路(第2アーム導波路)44C−4、及び1×2MMIカプラ45Cを備える。第4変調器20Dは、1×2MMIカプラ44D、変調用導波路(第1アーム導波路)44D−3、変調用導波路(第2アーム導波路)44D−4、及び1×2MMIカプラ45Dを備える。この偏波多重光変調器装置11によれば、マッハツェンダ変調器は、2つのアーム導波路とこれらのアーム導波路に駆動信号を供給する変調電極とから構成される。
図3は、集積光学素子における光導波路の配置及び電気配線の配置を示す図面である。図3を参照して、集積光学素子13の電気配線配置を説明する。
偏波多重光変調器装置11では、集積光学素子13は、第1群の入力14をそれぞれ第1群の光変調器31に接続する第1群の配線37aと、第2群の入力16をそれぞれ第2群の光変調器33に接続する第2群の配線37bとを備える。
集積光学素子13は、第1入力14a及び第2入力14bをそれぞれ第1光変調器20A及び第2光変調器20Bに接続する第1ライン35a及び第2ライン35bを含む。集積光学素子13は、第3入力14c及び第4入力14dをそれぞれ第3光変調器20C及び第4光変調器20Dに接続する第3ライン35c及び第4ライン35dを含む。第1ライン35aは、第3ライン35cの配線長及び第4ライン35dの配線長より長くなるように屈曲される。第2ライン35bは、第3ライン35cの配線長及び第4ライン35dの配線長より長くなるように屈曲される。この偏波多重光変調器装置11によれば、第1ライン35a及び第2ライン35bの屈曲により、電気信号の遅延差を生成できる。
変調電極A1−MOD、A2−MOD、B1−MOD、B2−MOD、C1−MOD、C2−MOD、D1−MOD、D2−MODは、それぞれ、変調用光導波路44A−3、44A−4、44B−3、44B−4、44C−3、44C−4、44D−3及び44D−4上に接続される。これらの変調電極は、より具体的には、個々の変調用光導波路の最上層を介して上部のクラッド層に電位を与える。
変調電極A1−MOD、A2−MODの一端は、それぞれ、RF信号入力として機能する第1入力RF−IN1に配線導体A1−IN、A2−INを介して接続される。この第1入力RF−IN1は第11入力端RF−IN11及び第12入力端RF−IN12を有する。第1群の配線は、第1変調器20Aの第1アーム導波路(44A−3)の第1クラッド上の電極A1−MODを第11入力端RF−IN11に接続する第11配線導体A1−INと、第1変調器20Aの第2アーム導波路(44A−4)の第1クラッド上の電極A2−MODを第12入力端RF−IN12に接続する第12配線導体A2−INと、第11配線導体RF−IN11と第12配線導体RF−IN12との間に延在する第1接地導体A−GNDとを含む。第1接地導体A−GNDは、第1変調器20Aの第1アーム導波路(44A−3)と第2アーム導波路(44A−4)との間において第2クラッドに接続される。この偏波多重光変調器装置11では、第11配線導体RF−IN11及び第12配線導体RF−IN12により第1接地導体A−GNDを挟むように、第11配線導体RF−IN11、第1接地導体A−GND及び第12配線導体RF−IN12が第1入力RF−IN1から個々のアーム導波路まで並走する。この並走によれば、これらの導体の長さを等しくなるようにできる。このような配線構造は、配線の長さの点を除いて、第1変調器20A以外の変調器20B、20C、20Dにも提供される。
配線導体A1−INと配線導体A2−INとの間には、接地導体A−GNDが延在している。接地導体A−GNDは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極A1−MOD、A2−MODの他端は、それぞれ、終端配線導体A1−T、A2−Tに接続される。終端配線導体A1−T、A2−Tは、第3縁に13cまで延在する。終端配線導体A1−Tと終端配線導体A2−Tとの間には、接地導体A−GNDが延在している。RF信号入力RF−IN1と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで1つの接地導体及び2つの信号導体が並走的に延在するSGS構造を成す。また、終端素子と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで1つの接地導体及び2つの信号導体が並走的に延在するSGS構造を成す。
光変調器20Bに関しては、変調電極B1−MOD、B2−MODの一端は、それぞれ、配線導体B1−IN、B2−INを介してRF信号入力RF−IN2に接続される。配線導体B1−INと配線導体B2−INとの間には、接地導体B−GNDが延在している。接地導体B−GNDは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極B1−MOD、B2−MODの他端は、それぞれ、終端配線導体B1−T、B2−Tに接続される。終端配線導体B1−T、B2−Tは、第3縁に13cまで延在する。終端配線導体B1−Tと終端配線導体B2−Tとの間には、接地導体B−GNDが延在している。RF信号入力RF−IN2と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで1つの接地導体及び2つの信号導体が並走的に延在するSGS構造を成す。
光変調器20Cに関しては、変調電極C1−MOD、C2−MODの一端は、それぞれ、配線導体C1−IN、C2−INを介してRF信号入力RF−IN3に接続される。配線導体C1−INと配線導体C2−INとの間には、接地導体C−GNDが延在している。接地導体C−GNDは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極C1−MOD、C2−MODの他端は、それぞれ、終端配線導体C1−T、C2−Tに接続される。終端配線導体C1−T、C2−Tは、第4縁に13dまで延在する。終端配線導体C1−Tと終端配線導体C2−Tとの間には、接地導体C−GNDが延在している。RF信号入力RF−IN3と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで1つの接地導体及び2つの信号導体が並走的に延在するSGS構造を成す。
光変調器20Dに関しては、変調電極D1−MOD、D2−MODの一端は、それぞれ、配線導体D1−IN、D2−INを介してRE信号入力RF−IN4に接続される。配線導体D1−INと配線導体D2−INとの間には、接地導体D−GNDが延在している。接地導体D−GNDは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極D1−MOD、D2−MODの他端は、それぞれ、終端配線導体D1−T、D2−Tに接続される。終端配線導体D1−T、D2−Tは、第4縁に13dまで延在する。終端配線導体D1−Tと終端配線導体D2−Tとの間には、接地導体D−GNDが延在している。RE信号入力RF−IN4と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで1つの接地導体及び2つの信号導体が並走的に延在するSGS構造を成す。変調用導波路に電気信号が届くまでの時間は、配線導体の長さに依存する。
図4は、図3に示された導波路及び変調導波路の構造の一例を示す図面である。図4の(a)部を参照すると、図3に示されたI−I線に沿った断面が示される。この断面には、マッハツェンダ変調器の2つのアーム導波路が現れる。RF信号入力RF−IN1〜RF信号入力RF−IN4の各々に、RF変調信号を入力する。駆動回路17は、接地導体A−GND(B−GND、C−GND、D−GND)に対して、配線導体A1−IN及びA2−IN(B1−IN及びB2−IN、C1−IN及びC2−IN、D1−IN及びD2−IN)に差動信号を加える。これらの差動信号は、一対のアーム導波路の間に接続される共通接地導体に対して一対のアーム導波路に印加される。下側のクラッドは、アーム導波路の延在方向に直交する方向に一対のアーム導波路の一方から他方に拡がっており、アーム導波路の方向に延在する。変調導波路は、図4の(a)部に示されるように、下部の第2クラッド(例えばn型InP)、コア層(例えばAl系多重量子井戸)及び上部の第1クラッド(例えばp型InP)を含む積層を備える。これらは半絶縁性InP基板上に積層されるように設けられる。アーム導波路は埋め込み領域で埋め込まれており、埋め込み領域は例えば樹脂(例えばBCB樹脂、ポリイミド等)からなる。樹脂体は、アーム導波路の上面に到達する開口、及び一対のアーム導波路の間において下部クラッドに到達する開口を有する。上部及び下部クラッドに対する電気的接続はこれらの開口を介して成される。
図4の(b)部を参照すると、図3に示されたII−II線に沿った断面が示される。この断面には、マッハツェンダ変調器の変調電極に接続される一群の配線の一部分が示されている。図4の(b)部には、一対の配線導体とこれらの配線導体間の接地導体とが示されており、この一群の導体は、埋め込み樹脂体上に延在しており、一のマッハツェンダ変調器に接続される。
図5は、本実施の形態に係る偏波多重光変調器装置の配置を示す図面である。偏波多重光変調器装置11は、ハウジング36、出力光ファイバ38a、及び光入力ファイバ38bを備える。出力光ファイバ38aとして例えばシングルモードファイバを用いることができ、光入力ファイバ38bとして偏波保持ファイバを用いることができる。偏波多重光変調器装置11は、例えばTE偏光の光を偏波保持ファイバから受けるとき、位相変調されたTE偏光及びTM偏光の光をシングルモードファイバに提供する。第1光出力ポート12aからのTE偏光の光L2は偏波回転子23によりTM偏光の光L4へ変換される。第2光出力ポート12bからのTE偏光の光L3は第1ミラー21aにより光進行の向きを変えてTE偏光の光L5を生成する。偏波合波器25はTM偏光の光L4及びTE偏光の光L5を合波して、偏波多重化された光L6を生成し、偏波多重の光L6は出力光ファイバ38aに入射する。一方、光入力ファイバ38bからのTE偏光の入力光L0は第2ミラー21bにより光進行の向きを変えてTE偏光の光L1を生成する。TE偏光の光L1は光入力ポート12cに入射する。
ハウジング36は、集積光学素子13、第1ミラー21a、偏波回転子23、偏波合波器25及び駆動回路17を収容する。ハウジング36は、一端36a及び他端36bを含む。一端36aは他端36bの反対側にある。ハウジング36は、また、一側端36c及び他側端36dを含み、一側端36c及び他側端36dは第1軸Ax1に方向に延在する。一側端36cは他側端36dの反対側にある。
出力光ファイバ38aは、ハウジング36の一端36aに設けられ、偏波合波器25に光学的に結合される。集積光学素子13の光入力ポート12cは入力光ファイバ38bを光学的に結合されている。ハウジング36は、ハウジング36の他端36bに設けられる端子の配列を含み、この端子配列は駆動回路17に接続される。駆動回路17は例えば駆動素子17a、17b、17c、17dを備えることができる。この偏波多重光変調器装置11によれば、出力光ファイバ38aがハウジング36の一端36aに設けられると共に、駆動回路17のための端子配列が、ハウジング36の一端36aの反対側の他端36bに設けられる。これ故に、ハウジング36における光出力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。
偏波多重光変調器装置11は、ハウジング36内に設けられた第2ミラー21bを更に備えることができる。入力光ファイバ38bはハウジング36の一端36aに設けられる。集積光学素子13は第3縁13c及び第4縁13dを有する。第3縁13c及び第4縁13dは第1軸Ax1の方向に延在し、第3縁13cは第4縁13dの反対側にある。光入力ポート12cは第3縁13cに位置する。入力光ファイバ38bは第2ミラー21bを介して光入力ポート12cに光学的に結合される。
この偏波多重光変調器装置11によれば、入力光ファイバ38bがハウジング36の一端36aに設けられると共に、駆動回路17のための端子配列が、一端36aの反対側の他端36bに設けられる。これ故に、ハウジング36における光入力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。また、駆動回路17のための端子配列は一側端36c及び他側端36dに設けないようにできるとき、端子配列から駆動回路までの信号配線に曲がり部分を設ける必要が無く、曲がり部分によって発生しやすい高速変調の電気信号の損失を抑えることができるのである。
偏波多重光変調器装置11では、光結合効率を高めるために、必要な場合には、光学レンズ34a、34b、34c、34d、34eを用いることができる。
偏波多重光変調器装置11は基板39を更に備えることができる。基板39の主面39aは、第1エリア39b、第2エリア39c及び第3エリア39dを含み、第1エリア39b、第2エリア39c及び第3エリア39dは第1軸Ax1の方向に配列される。基板39の第1エリア39bは駆動回路17を搭載し、第2エリア39cは集積光学素子13を搭載し、第3エリア39dは偏波多重化装置15を搭載する。偏波多重化装置15は第1ミラー21a、偏波回転子23、及び偏波合波器25を含む。集積光学素子13の光変調器20A〜20Dの各々は、半絶縁性InP基板上に設けられた複数の半導体層を含むことができる。電気回路17、電気−光変換素子(例えば集積光学素子13)、及び光学多重化装置15が単一の基板39に順序だって配置されるので、信号のスキューの低減を可能にする。
偏波多重光変調器装置11は基板39上に搭載された信号終端素子32a、32b、32c、32dを含む。信号終端素子32aは、終端配線導体A1−T、A2−Tに接続される。信号終端素子32bは、終端配線導体B1−T、B2−Tに接続され、信号終端素子32cは、終端配線導体C1−T、C2−Tに接続され、信号終端素子32dは、終端配線導体D1−T、D2−Tに接続される。個々の信号終端素子32a、32b、32c、32dは、終端のための終端抵抗・コンデンサを含む。
(実施例)
図1、図3及び図5を参照しながら、光学的スキュー及び電気的スキューを説明する。第1光出力ポート12aからの出射光L2は、TE偏波であり、かつ、遠視野像(FFP)が20〜60度程度の拡がりをもった光である。出射光L2は、レンズ34cでほぼ平行光に変換され、偏波回転子23でTM偏波に変換され、偏波合波器25を通過して光ファイバと結合される。第2光出力ポート12bからの出射光L3も、TE偏波であり、かつ、遠視野像(FFP)が20〜60度程度の拡がりをもった光である。出射光L3は、レンズ34dでほぼ平行光にされ、偏波合波器25で反射されて光ファイバ38aと光学的に結合される。
図1、図3及び図5を参照しながら、光学的スキュー及び電気的スキューを説明する。第1光出力ポート12aからの出射光L2は、TE偏波であり、かつ、遠視野像(FFP)が20〜60度程度の拡がりをもった光である。出射光L2は、レンズ34cでほぼ平行光に変換され、偏波回転子23でTM偏波に変換され、偏波合波器25を通過して光ファイバと結合される。第2光出力ポート12bからの出射光L3も、TE偏波であり、かつ、遠視野像(FFP)が20〜60度程度の拡がりをもった光である。出射光L3は、レンズ34dでほぼ平行光にされ、偏波合波器25で反射されて光ファイバ38aと光学的に結合される。
図1において、偏波合波器25の合波点Aの偏波合波器25でポート12aとポート12bから出た光L2、L3が合波される。ポート12bから出た光L3は、ポート12aから出た光L2よりも点Aに到達する時間が遅れる。ミラー21aでの反射点Bと点Aとの間の距離を余分に進むことによる時間遅延とミラー21aの屈折率の高い媒質中を進む時間遅延の和が、偏波回転子23の屈折率の高い媒質中を進むことによる時間遅延よりも大きいからである。
本実施例では、点Aと点Bの間隔1.6mmであるとき、ポート12bから点Aに到達するまでの時間と、ポート12aから点Aに到達するまでの時間の差は、以下のように計算される。
(1.532-1)×0.55mm÷c−(1.500-1)×1.2mm÷c−1.6mm÷c=−6.4ps。
上式の第1項はポートaから出た光が屈折率1.532の偏波回転子23を通過することにより生じる時間遅延を示し、第2項はポートbから出た光が屈折率1.500のミラー21aを通過することにより生じる時間遅延を示し、第3項はポートbから出た光が点Aと点Bの間の距離1.6mmを余分に進むことにより生じる時間遅延を示す。つまり、素子13の外に配置される偏波部品によって、6.4ピコ秒(ps)の光学的スキューが発生する。ここで、「c」は真空中の光速3.0×108m/sを示す。集積光学素子13内では、ポート12a及びポート12bから出射される光L2、L3は互いに同じように光伝搬する。
(1.532-1)×0.55mm÷c−(1.500-1)×1.2mm÷c−1.6mm÷c=−6.4ps。
上式の第1項はポートaから出た光が屈折率1.532の偏波回転子23を通過することにより生じる時間遅延を示し、第2項はポートbから出た光が屈折率1.500のミラー21aを通過することにより生じる時間遅延を示し、第3項はポートbから出た光が点Aと点Bの間の距離1.6mmを余分に進むことにより生じる時間遅延を示す。つまり、素子13の外に配置される偏波部品によって、6.4ピコ秒(ps)の光学的スキューが発生する。ここで、「c」は真空中の光速3.0×108m/sを示す。集積光学素子13内では、ポート12a及びポート12bから出射される光L2、L3は互いに同じように光伝搬する。
一群の光変調器20A、20Bがポート12aから出射される光L2を生成し、一群の光変調器20A、20Bは、一群の配線37aを介する電気信号により変調される。また、一群の光変調器20C、20Dがポート12bから出射される光L3を生成し、一群の光変調器20C、20Dは、一群の配線37bを介する電気信号により変調される。変調用導波路に電気信号が届くまでの時間は、一群の配線37a、37bの長さに依存する。
図3に示される配線群のために、信号入力が一縁13a(基準線C)に沿って配列される。配線導体A1−IN、A2−IN、B1−IN、B2−INの長さは互いに等しく、配線導体C1−IN、C2−IN、D1−IN、D2−INの長さは互いに等しい。配線導体A1−IN、A2−IN、B1−IN、B2−INの長さは、配線導体C1−IN、C2−IN、D1−IN、D2−INの長さより250μm長い。図3の例では、第1軸Ax1方向に200μm進むとき、第2軸Ax2方向に400μmシフトする。この配線長差により、変調電極A1−MOD、A2―MOD、B1−MOD、B2―MOD、C1−MOD、C2―MOD、D1−MOD、D2―MODは、一縁13a(基準線C)から離れた基準線Dにそろって軸Ax2の方向に配列される。変調電極A1−MOD、A2―MOD、B1−MOD、B2―MODで電気信号が点Cから点Dに到達するまでの時間と、変調電極C1−MOD、C2―MOD、D1−MOD、D2―MODで電気信号が点Cから点Dに到達するまでの時間の差は以下のように計算される。
0.25mm÷c_=2.9ps。
半絶縁性InP基板上において、金属導体からなる配線の長さを変えることにより、2.0ピコ秒の電気的スキューが生じる。ここで、c_は8.5×107m/sを示す。
0.25mm÷c_=2.9ps。
半絶縁性InP基板上において、金属導体からなる配線の長さを変えることにより、2.0ピコ秒の電気的スキューが生じる。ここで、c_は8.5×107m/sを示す。
この実施例では、集積光学素子13において、入力ポート12cから変調用導波路に至る光導波路の長さは、互いに等しい。また、集積光学素子13内の2×1MMIカプラの長さは互いに等しい。変調用導波路から出力ポート12a、12bに至る光導波路の長さは、互いに等しい。このように、必要の程度に応じて、変調前の光信号が通過する導波路長は互いに等しく、変調後の光信号が通過する導波路長は互いに等しく、導波路の通過ではスキューは発生しないようにできる。
偏波多重光変調器装置11全体のスキューに関しては、出力ポート12aから出てくる信号光に対して、出力ポート12bからの信号光は、空間的に進む距離の差と、屈折率の高い媒体中を通過することによる差とにより時間(本実施例では6.4ps)に関して遅れている。一方、光変調器までの電気信号の伝搬は一群の光変調器31に到達する高周波信号は、一群の光変調器33に到達する高周波信号に比べて2.9psだけ遅れる。偏波多重光変調器装置11全体のスキューは、6.4ps−2.9ps=3.5psである。
光学的に互いに別の信号光を生成する一群の光変調器31及び一群の光変調器33への電気信号の配線長を非対称に形成して電気的スキューを意図的に生成することにより、外付けの偏波合波装置で発生するスキューの少なくとも一部をキャンセルすることができる。
図6は、偏波多重光変調器装置を作製する方法における主要な工程を示す図面である。理解を容易にするために、図1〜図4において用いられた参照符号を用いる。工程S101においては、偏波多重光変調器装置11の作製に際して、偏波多重化装置15に係る光学的スキューを見積もる。偏波多重光変調器装置11は、集積光学素子13及び偏波多重化装置15を含む。偏波多重化装置15は、本実施例では、第1ミラー21a、偏波回転子23、偏波合波器25、及び駆動回路17を有する。集積光学素子13は、第1入力14a及び第2入力14bからなる第1群の入力14、第3入力14c及び第4入力14dからなる第2群の入力16、第1光変調器20A及び第2光変調器20Bを含む第1群の光変調器31、並びに第3光変調器20C及び第4光変調器20Dを含む第2群の光変調器33を備える。工程S102では、集積光学素子13において、第1群の入力14をそれぞれ第1群の光変調器31に接続する第1群の配線37aと、第2群の入力16をそれぞれ第2群の光変調器33に接続する第2群の配線37bとにおける電気的スキューを見積もる。必要に応じて、電気的スキューを変えるために配線37a、37bの配置を変更することができる。また、光学的スキューを変えるために偏波合波装置15内の光学部品の配置を変更することができる。工程S103では、光学的スキューの見積もり及び電気的スキューの見積もりに基づき、基板39上における集積光学素子13及び偏波多重化装置15の配置を決定する。工程S104では、駆動回路17、偏波多重化装置15及び集積光学素子13を準備する。駆動回路17、偏波多重化装置15及び集積光学素子13を基板39上に配置する。
本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
本実施の形態によれば、光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置を提供でき、この偏波多重光変調器装置のための集積光学素子を提供できる。
11…偏波多重光変調器装置、12a、12b…光出力ポート、12c…光入力ポート、13…集積光学素子、13a、13b…集積光学素子の縁、14、16…入力の群、14a、14b、14c、14d…入力、15…偏波合波装置、17…駆動回路、21a、21b…ミラー、23…偏波回転子、25…偏波合波器、27…光分岐器、29a…第1光合波器、29b…第2光合波器、31…第1群の光変調器、33…第2群の光変調器、20A〜20D…光変調器、36…ハウジング、38a…出力光ファイバ、38b…光入力ファイバ、36a、36b…ハウジング前端及び後端、36c、36d…ハウジング側端。
Claims (10)
- 偏波多重光変調器装置であって、
第1入力及び第2入力からなる第1群の入力、第3入力及び第4入力からなる第2群の入力、第1光出力ポート、第2光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、
前記集積光学素子の前記第1光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、
前記集積光学素子の前記第2光出力ポートからの光を受ける第1ミラーと、
前記第1ミラーを介して前記集積光学素子の前記第2光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第1光出力ポートに光学的に結合される偏波合波器と、
前記集積光学素子の前記第1入力、第2入力、第3入力及び第4入力に電気的に接続された駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路、前記集積光学素子の第1縁、及び前記集積光学素子の第2縁は、この順に第1軸の方向に配列されており、
前記集積光学素子の前記第1縁及び前記第2縁は、前記第1軸に交差する第2軸の方向に延在し、
前記集積光学素子の前記第1光出力ポート及び前記第2光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第2縁に位置し、
前記集積光学素子は、光分岐器、第1光合波器、第2光合波器、第1群の光変調器、及び第2群の光変調器を含み、前記第1群の光変調器は前記第1光合波器を介して前記第1光出力ポートに結合され、前記第2群の光変調器は前記第2光合波器を介して前記第2光出力ポートに光学的に結合され、
前記第1群の光変調器は第1光変調器及び第2光変調器を含み、前記第2群の光変調器は第3光変調器及び第4光変調器を含み、
前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、
前記集積光学素子の前記第1入力、前記第2入力、前記第3入力及び前記第4入力は、前記集積光学素子の前記第1縁に沿って配列され、
前記集積光学素子は、前記第1群の入力をそれぞれ前記第1群の光変調器に接続する第1群の配線と、前記第2群の入力をそれぞれ前記第2群の光変調器に接続する第2群の配線とを備え、
前記第1群の配線の長さは前記第2群の配線の長さより長い、偏波多重光変調器装置。 - 前記集積光学素子は、前記第2軸に交差する第3軸の方向に延在する第3縁及び第4縁を有し、
前記光入力ポートは前記第3縁に位置し、
前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器は前記第2軸の方向に配列される、請求項1に記載された偏波多重光変調器装置。 - 前記集積光学素子は、前記第1入力及び第2入力をそれぞれ前記第1光変調及び前記第2光変調器に接続する第1ライン及び第2ラインを含み、
前記集積光学素子は、前記第3入力及び第4入力をそれぞれ前記第3光変調器及び前記第4光変調器に接続する第3ライン及び第4ラインを含み、
前記第1ラインは、前記第3ラインの配線長及び第4ラインの配線長より長くなるように屈曲され、
前記第2ラインは、前記第3ラインの配線長及び第4ラインの配線長より長くなるように屈曲される、請求項1又は請求項2に記載された偏波多重光変調器装置。 - 前記集積光学素子、前記偏波合波器、前記第1ミラー、前記偏波回転子、前記偏波合波器、及び前記駆動回路を収容しており、一端及び他端を含むハウジングと、
前記ハウジングの前記一端に設けられ、前記偏波合波器に光学的に結合された出力光ファイバと、
を備え、
前記ハウジングにおいて前記一端は前記他端の反対側にあり、
前記ハウジングは、前記ハウジングの前記他端に設けられ前記駆動回路に接続された端子の配列を含む、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。 - 前記ハウジング内に設けられた第2ミラーと、
前記ハウジングの前記一端に設けられた入力光ファイバと、
を更に備え、
前記光入力ポートは、前記集積光学素子の前記第1軸の方向に延在する第3縁に位置し、
前記集積光学素子の前記入力ポートは前記第2ミラーを介して前記入力光ファイバを光学的に結合される、請求項4に記載された偏波多重光変調器装置。 - 前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器の各々はマッハツェンダ変調器を含む、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。
- 前記第1光変調器は、マッハツェンダ変調器のための第1アーム導波路及び第2アーム導波路を有し、
前記第1アーム導波路及び第2アーム導波路の各々は、第1クラッド、コア及び第2クラッドを含む積層を有し、
前記第1入力は第11入力端及び第12入力端を有し、
前記第1群の配線は、前記第1光変調器の前記第1アーム導波路の前記第1クラッド上の電極を前記第11入力端に接続する第11配線導体と、前記第1光変調器の前記第2アーム導波路の前記第1クラッド上の電極を前記第12入力端に接続する第12配線導体と、前記第11配線導体と前記第12配線導体との間に延在する第1接地導体とを含み、
前記第1接地導体は、前記第1光変調器の前記第1アーム導波路と前記第2アーム導波路との間において前記第2クラッドに接続される、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。 - 前記第1軸の方向に配列された第1エリア、第2エリア及び第3エリアを含む主面を有する基板を更に備え、
前記基板の前記第1エリアは前記駆動回路を搭載し、
前記基板の前記第2エリアは前記集積光学素子を搭載し、
前記基板の前記第3エリアは前記第1ミラー、前記偏波回転子、及び前記偏波合波器を搭載し、
前記集積光学素子の前記第1光変調器から前記第4光変調器の各々は、半絶縁性InP基板上に設けられた複数の半導体層を含む、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。 - 偏波多重光変調器装置であって、
第1入力及び第2入力からなる第1群の入力、第3入力及び第4入力からなる第2群の入力、第1光出力ポート、第2光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、
前記集積光学素子の前記第1光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、
前記集積光学素子の前記第2光出力ポートからの光を受ける第1ミラーと、
前記第1ミラーを介して前記集積光学素子の前記第2光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第1光出力ポートに光学的に結合された偏波合波器と、
前記集積光学素子の前記第1入力、第2入力、第3入力及び第4入力に電気的に接続された駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路、前記集積光学素子の第1縁、及び前記集積光学素子の第2縁は、この順に第1軸の方向に配列されており、
前記集積光学素子は、前記第1軸に交差する第2軸の方向に延在する第1縁及び第2縁を有し、
前記集積光学素子の前記第1光出力ポート及び前記第2光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第2縁に位置し、
前記集積光学素子は、光分岐器、第1光合波器、第2光合波器、第1群の光変調器、及び第2群の光変調器を含み、前記第1群の光変調器は前記第1光合波器を介して前記第1光出力ポートに結合され、前記第2群の光変調器は前記第2光合波器を介して前記第2光出力ポートに光学的に結合され、
前記第1群の光変調器は第1光変調器及び第2光変調器を含み、前記第2群の光変調器は第3光変調器及び第4光変調器を含み、
前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、
前記集積光学素子の前記第1入力、前記第2入力、前記第3入力及び前記第4入力は、前記集積光学素子の前記第1縁に沿って配列され、
前記集積光学素子は、前記第1群の入力をそれぞれ前記第1群の光変調器に接続する第1群の配線と、前記第2群の入力をそれぞれ前記第2群の光変調器に接続する第2群の配線とを備え、
前記偏波回転子、前記第1ミラー及び前記偏波合波器の配置は、前記第1光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬と前記第2光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬との間に光学的スキューを引き起こし、
前記第2群の配線上の信号伝搬及び前記第1群の配線上の信号伝搬により電気的スキューを生成して前記偏波多重光変調器装置におけるスキューが前記光学的スキューより小さくなるように、前記第2群の配線及び前記第1群の配線が設けられる、偏波多重光変調器装置。 - 偏波多重光変調器装置のための集積光学素子であって、
電気信号を受ける第1入力及び第2入力からなる第1群の入力、並びに電気信号を受ける第3入力及び第4入力からなる第2群の入力と、
第1光出力ポートと、
第2光出力ポートと、
光入力ポートと、
光分岐器、第1光合波器、第2光合波器、第1群の光変調器、及び第2群の光変調器を含む光学素子と、
前記第1群の入力をそれぞれ前記第1群の光変調器に接続する第1群の配線と、
前記第2群の入力をそれぞれ前記第2群の光変調器に接続する第2群の配線と、
を備え、
前記集積光学素子の第1縁及び前記集積光学素子の第2縁は、第1軸の方向に配列されており、前記集積光学素子の前記第1縁は前記集積光学素子の前記第2縁の反対側にあり、
前記集積光学素子の第1縁及び第2縁は、前記第1軸に交差する第2軸の方向に延在し、
前記集積光学素子の前記第1光出力ポート及び前記第2光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第2縁に位置し、
前記第1群の光変調器は前記第1光合波器を介して前記第1光出力ポートに結合され、前記第2群の光変調器は前記第2光合波器を介して前記第2光出力ポートに光学的に結合され、
前記第1群の光変調器は第1光変調器及び第2光変調器を含み、前記第2群の光変調器は第3光変調器及び第4光変調器を含み、
前記第1光変調器、前記第2光変調器、前記第3光変調器及び前記第4光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、
前記集積光学素子の前記第1入力、前記第2入力、前記第3入力及び前記第4入力は、前記集積光学素子の前記第1縁に沿って配列され、
前記第1群の配線の長さは前記第2群の配線の長さより長い、集積光学素子。
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