JP5403098B2

JP5403098B2 - 光デバイス

Info

Publication number: JP5403098B2
Application number: JP2012091895A
Authority: JP
Inventors: 晃石井; 剛人田中; 正治土居; 哲長谷川
Original assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Current assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: JP2012133404A; JP2013218351A

Description

本発明は、光変調動作をモニタするためのモニタ光を取り込む際に用いて好適の、光デバイスに関するものである。

近年、光デバイスを適用して、基板に形成された光導波路を伝搬する光に変調信号電圧を印加することにより光変調を行なう光変調器は、高速長距離光通信伝送装置に用いられてきている。この光変調のための光導波路としては、Mach-Zehnder型（以下、単にＭＺと記載する）の光導波路が知られている。
このＭＺ型の光導波路を適用する光デバイスとしての光変調器においては、ＭＺ型の光導波路をなす各アーム導波路を伝播する光の相対的位相を制御するための進行波電極（電気導波路）が形成されている。即ち、この進行波電極に変調信号電圧を印加することにより、各アームの屈折率を制御し、２つのアーム間の光路長差を変化させることにより光変調を実現している。

なお、このような構成の変調器を用い適切な光変調信号を得るには、上述のアーム導波路に適切な電圧のＲＦ変調信号を印加すること、及び、２つのアーム導波路間の相対的位相シフト量を制御する適切なＤＣバイアス電圧を印加（動作点制御）することが求められる。特に、後者の動作点制御を適切に行なうためには、正確に光出力信号をモニタする必要がある。

このため、一般的には、光変調器の中に光出力信号をモニタするための機能が集積されているが、このような適切な出力信号光をモニタするための手法としては一般的に２種類の手法がある。一つは、（ａ）変調されている出力信号光（主信号）そのものをモニタする手法であり、もう一つは、（ｂ）主信号そのものではなく、主信号に何らかの相関をもった光から間接的に出力信号光をモニタする手法である。

前者の手法としては、（ａ−ｉ）主信号を光導波路でタップを設け分岐モニタする手法、（ａ−ii）光学基板より出射された後にハーフミラー等を配置し主信号を分岐モニタする手法、および（ａ−iii）主信号導波路よりの漏洩光を拾う手法、などがある。
後者の手法としては、（ｂ−ｉ）ＭＺの各アームの位相変調された光が合波する時に基板内に漏洩する光をモニタする手法、および（ｂ−ii）ＭＺの各アームの位相変調された光を合波する場所をMMI（Multi-mode Interferometer）等で構成することによりスイッチング動作させて、片側の出力をモニタとして用いる手法、などの手法がある。即ち、この手法では、ＭＭＩ等を通じて、実質的に位相反転された光が２つの導波路を通じて交互に出力させるようにして、一方を出力信号光とし他方をモニタ光として取り込むようになっている。

前者の手法においては、主信号とモニタ光との位相差θ＝0+αが概略０（即ちα→０）となっていることが、適正なＤＣバイアス電圧を印加する動作が機能する前提であり、後者の手法においては、例えば図４に示すように、主信号光（出力信号光）とモニタ光とは逆位相となり主信号とモニタ光との位相差θ＝π＋αが概略π（即ちα→０）となっていることが、適正なＤＣバイアス電圧を印加する動作が機能する前提である。即ち、上述の位相関係の下で、モニタ光から主信号光の変調状態を正確にモニタすることができるのである。

一例として、図５は、上述の（ｂ−ii）の手法を適用した光デバイスとしての光変調器１００の構成例を示す図である。この図５に示す光変調器１００は、ＭＺ型光導波路１１０および電極１１１が基板１９１に形成されるとともに、モニタ光を受光する受光部１２１，電極１１１に供給する変調データに応じた電気信号を発生する変調電気信号発生部１２３，電極１１１に供給する変調電気信号についての動作点電圧を発生させるバイアス電圧発生部１２４および受光部１２１で受光するモニタ光に応じてバイアス電圧発生部１２４で発生させる動作点電圧を制御する制御部１２５をそなえる。

ＭＺ型光導波路１１０は、入力光を導入する入力導波路１０１，入力導波路１０１に接続されたＭＭＩ１０２，ＭＭＩ１０２で分岐された２本のアーム導波路１０３，２本のアーム導波路１０３に接続されたＭＭＩ１０４，並びに、ＭＭＩ１０４で２本のアーム導波路１０３を合波した後のＭＭＩ１０４と更に分岐接続される出力光導波路１０５およびモニタ用光導波路１０６をそなえている。

出力光導波路１０５を伝搬する出力信号光は、入力光を導入する基板１９１の面とは反対側の面から出射されるようになっている。又、モニタ用光導波路１０６の下流側端部には反射溝１１３が形成されており、この反射溝１１３で反射された光は出力信号光が出射される端面とは異なる基板１９１側面を通じて出射されるようになっている。即ち、上述の受光部１２１は、基板１９１の側面側にそなえられ、モニタ用光導波路１０６を伝搬し反射溝１１３で反射された光をモニタ光として受光するようになっている。

これにより、図５に示す光変調器１００において、例えばＮＲＺ（Non Return to Zero）による変調方式を採用する場合には、図４の電圧Ｖ１−Ｖ２を半波長電圧Ｖπとすることができる。そして、制御部１２５では、受光部１２１からのモニタ光（図４のＢ参照）の値に基づいて、光出力信号のハイレベル時に電圧Ｖ１が、ローレベル時に電圧Ｖ２が、それぞれ電極１１１に印加されるように、バイアス電圧Ｖ３をフィードバック制御している。

光信号の変調方式としては、上述のＮＲＺのほか、デュオバイナリ、ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）等様々な方式があるが、いずれの場合にも、受光部１２１として、モニタ光ビームのほぼ中心に受光部１２１としての比較的受光径の大きいフォトダイオードを配置し、モニタ光を受光する。これにより、受光部１２１として受光できる光量を確保しつつ、フォトダイオードでの受光量を基準とした実装位置の許容度を緩和させている。

すなわち、出力信号光が、基板１９１の出射端面に接続された図示しない光ファイバにより、導波路中心の狭いエリアの光のみを拾い出されたものであるのに対し、モニタ光は受光部１２１を通じて広いエリアの光を受光することになる。
また、図２０は、出力信号光をモニタするための手法として、前述の（ａ−ii）光学基板より出射された後にハーフミラー等を配置し主信号を分岐モニタする手法を採用した場合の光デバイスとしての光変調器２００の構成例を示す図である。

この図２０に示す光変調器２００においては、基板１９１に、図５に示すモニタ用光導波路１０６が省略されたＭＺ型光導波路２１０が形成されている。即ち、ＭＺ型光導波路２１０は、入力光を導入する入力導波路１０１，入力導波路１０１に接続されこの入力導波路１０１を分岐するＭＭＩ１０２，ＭＭＩ１０２で分岐された２本のアーム導波路１０３，２本のアーム導波路１０３に接続されこの２本のアーム導波路１０３を合波するＭＭＩ１０４，並びに、ＭＭＩ１０４で２本のアーム導波路１０３を合波した後のＭＭＩ１０４に接続される出力光導波路１０５をそなえている。

さらに、出力光導波路１０５を伝搬し基板１９１の出射端面２１０ａから出射された光の一部を分岐するハーフミラー２３１をそなえるとともに、前述の図５に示すものと同様の電極１１１，受光部１２１，変調電気信号発生部１２３，バイアス電圧発生部１２４および制御部１２５をそなえる。又、尚、変調電気信号発生部１２３およびバイアス電圧発生部１２４により、電極１１１に対する電圧信号を発生させる電圧信号発生部１２２を構成する。図２０において、受光部１２１はハーフミラー２３１で分岐した一方の光について受光されるように配置され、ハーフミラー２３１で分岐した他方の光は図示しないレンズ等を介して光ファイバに結合させることができるようになっている。

これにより、図２０に示す光変調器２００においては、モニタ光として出力信号光に相当する光を受光部１２１で取り込んでいるので、図５に示す光変調器１１０と同様に、制御部１２５では、受光部１２１からのモニタ光の値に基づいてバイアス電圧発生部１２４でのバイアス電圧をフィードバック制御している。尚、図２０に示す光変調器２００においては、モニタ光を受光部１２１で取り込むためにハーフミラー２３１を適用しているので、受光量確保のため、受光部１２１としての比較的受光径の大きいフォトダイオードを適用することは、図５に示す光変調器１００の場合よりも重要になると想定できる。

なお、本願発明に関連する公知技術としては、例えば以下の特許文献１〜３に記載されたものがある。
特開２００３−２７０４６８号公報特開平１１−５２１５８号公報特開２００６−９１７８５号公報

しかしながら、上述の図５に示すような光デバイスを適用する光変調器１００の動作点制御においては、出力信号光とモニタ光との位相差のずれπ＋αにおけるαは望ましくはほぼ０となるが、例えば図６のαに示すように、完全には０にならない。この位相ずれαはバイアスシフトと呼ばれている（以下、バイアスシフトを、単にＢＳと記載する場合がある）。尚、この図６においては、前述の（ｂ−ii）の手法でモニタ光を取り入れる場合のバイアスシフトαについて示す図である。

出力信号光およびモニタ光は、それぞれ出力光導波路１０５およびモニタ用光導波路１０６を伝搬して出射されるものであるが、各導波路１０５，１０６での光伝搬の過程において、０次モードと１次モードとの間のミキシングによって位相変動が生じる。そして、出力光導波路１０５およびモニタ用光導波路１０６をそれぞれ伝搬する光に生じる位相変動の偏差は、上述のバイアスシフト発生の原因となる。

また、上述のバイアスシフトの量が大きくなると、光の伝送品質が劣化する。つまり、バイアスシフトの分だけ、バイアス電圧のフィードバック制御の基準となるモニタ信号の変化が、出力信号光の変化とずれることになるため、出力信号光は、フィードバック制御の最適点からずれたバイアスポイントで制御されることとなるのである。
前述のＮＲＺ変調方式の場合においては、扱われる変調信号のビットレートが比較的低速であったこともあり、バイアスシフトが伝送品質に与える影響は比較的軽微だが、近年の変調データのビットレートの高速化に伴い登場したデュオバイナリ、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫなどの変調方式においては、わずかなバイアスシフトの量でも伝送品質に与える影響は大きくなると想定される。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、一例として、上述の図５に示す光変調器１００におけるバイアスシフトαの発生を招くモニタ光の位相変動について説明するための図である。
反射溝１１３で基板１９１の側面から出射され受光部１２１で受光されるモニタ用の光は、０次モード光の成分と１次モード光の成分が支配的に含まれる。反射溝１１３で反射した光が基板１９１を出射する出射端面の位置をＸ座標に置くと、図７（ａ）のＡ１，Ａ２にそれぞれ示すような０次モード光および１次モード光の電場強度分布を有している。又、図７（ｂ）のＢ１に示すように、０次モード光については前述のバイアスシフト成分は含まれないが、Ｂ２に示すように、１次モード光については端面位置によらない一定の位相変動量成分が含まれている。

そして、これらの０次モード光および１次モード光は、図７（ｃ）のＣ１，Ｃ２に示すように、出射位置によって光強度が異なるものである。又、各０次モード光および１次モード光の位相についても異なる。端面位置Ｘによって実際に端面から出射される光は、０次モード光および１次モード光が干渉した光であり、その強度はＣ３に示すようになる。
すなわち、端面位置Ｘに応じて０次モード光および１次モード光の強度や位相が異なるために、１次モード光と０次モード光とが干渉すると、干渉態様も端面位置Ｘに応じて異なる。このため、１次モード光が端面位置Ｘによらないある一定のバイアスシフト量を有し、０次モード光が位相変動量を持たないとしても、図７（ｄ）に示すように、端面位置Ｘによって位相変動量が変化、即ち空間分布が発生する。

上述の図７（ａ）〜図７（ｄ）における端面位置Ｘは、受光部１２１をなすフォトダイオードの受光面の中心位置に対応付けることができる。即ち、比較的受光径の大きいフォトダイオードを配置したとしても、モニタ光を受光する受光面の中心位置によって、図７（ｄ）に示すような位相変動量の空間分布が発生することになるため、わずかなフォトダイオードの搭載位置のずれによって位相変動量の値が変動し、従って伝送品質に与える影響の変動につながることになる。

前述したように、受光部１２１としては比較的受光径の大きいフォトダイオードが適用されているので、厳密なフォトダイオードの受光面位置のアライメントを行なわずともモニタに必要な光強度が得られる反面、端面から出射される光のうちでバイアスシフト成分を持たない０次モード光がバイアスシフト成分を有する１次モード光と干渉された光をも受光することになるため、上述したようなバイアスシフトが発生し、又そのバイアスシフト量についても、モニタ光のみでは把握することが困難である。

出力光導波路１０５は通常はある程度の導波路長が確保されて、高次モードは出射時点では排除されていることから、出力光導波路１０５から出力される出力信号光には上述のモニタ用光導波路１０６から受光部１２１で受光する際に生じる位相変動は生じない。このため、出力光導波路１０５から出射される出力信号光についての位相変動量を無視すれば、モニタ用光導波路１０６を伝搬する光の位相変動量が、そのままバイアスシフトの量と同視することができる。

前述の図４に示すようなバイアスシフトは、このように０次モード光が高次モード光と干渉した光をフォトダイオードで受光することが要因となるほか、モニタ用の光を導入する光導波路の曲げパターンにより、伝搬する光の０次モードと高次モードとの間でミキシングが発生し、０次モード光自身の位相がシフトすることも、これらのミキシングの態様が異なれば、バイアスシフト発生の要因となる。

また、前述の図２０に示すような光デバイスとしての光変調器２００の動作点制御においても、図２１に示すように、ハーフミラー２３１で分岐した一方の光を受光部１２１で受光することでモニタされる成分には、ハーフミラー２３１で分岐して図示しない光ファイバに結合されることとなる出力光信号と対比して、半波長電圧Ｖπにバイアスシフトをなす位相ずれαが含まれる場合がある（図２１の動作点電圧のずれΔＶ参照）。

すなわち、図２０に示す光変調器２００において、各アーム導波路１０３において位相変調された光がＭＭＩ１０４で合波され、出力光導波路１０５に結合されることになるが、この変調光には、例えば図２２に示すように、本来の適切な変調がかかった０次モードの他に、本来の変調とは位相がずれた高次モードも混入する。
一般的には、出力光導波路１０５はある程度の長さが確保されて、この高次モードはカットオフされるように設計される。しかし、デバイス縮小化のために基板１９１の長さに制約が与えられ、低電圧化のためにアーム導波路１０３の長さの確保が求められるなど、様々な設計上の制約の中では、高次モードを完全に除去する出力光導波路１０５とすることは困難であり、少なからず高次モードが出力光導波路１０５に残留する。

このように高次モードが残留した光を受光する受光部１２１として、前述したように受光エリアの大きいフォトダイオードを適用する場合には、０次モードの成分とともに、残留した高次モードについても受光することになり、受光部１２１でモニタされる成分には、前述の図７（ａ）〜図７（ｄ）で示した場合と同様のバイアスシフトが生じることとなるのである。

なお、特許文献１〜３に記載された技術は、いずれも高次モード光の光伝送を抑制するものであり、バイアスシフトを抑制するための構成について開示又は示唆するものではない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、出力信号光とモニタ光との位相関係のずれであるバイアスシフトを抑制させることを目的とする。

（１）このため、本発明の光デバイスは、電気光学効果を有する基板をそなえるとともに、該基板に入力される光についての光変調用光導波路と、該変調用光導波路の下流側箇所を分岐して接続される出力光導波路および該変調用光導波路での光変調動作をモニタするための光であって０次モード光以外の高次モード光をカットオフした該０次モード光を導波するモニタ用光導波路と、をそなえてなる光導波路が該基板の表層部に形成され、該モニタ用光導波路の下流側において、該光導波路を伝搬する光を反射させる反射部をそなえ、かつ、該反射部における該モニタ用光導波路を伝搬する該０次モード光を反射させる第１の反射面の幅を、該モニタ用光導波路による光伝搬方向についての切り出し幅と実質的に同等としたことを特徴としている。

（２）上記（１）の構成の光デバイスにおいて、該反射部は、該高次モード光を反射させる第２の反射面を、該第１の反射面の外側にそなえることとしてもよい。

（３）また、上記（１）又は（２）の構成の光デバイスにおいて、該出力光導波路が、該変調用光導波路に接続される箇所から所定の湾曲角で湾曲する形状を有する第１湾曲領域を含んで構成されるとともに、該モニタ用光導波路が、該反射部よりも光伝搬方向の上流側であって、該変調用光導波路に接続される箇所を含む領域を前記第１湾曲領域の湾曲角に対応した角度で湾曲させる第２湾曲領域を含んで構成されてもよい。

（４）さらに、上記（１）〜（３）のいずれかの構成の光デバイスにおいて、該変調用光導波路を伝搬する光に光変調用の電圧を印加する電極と、該電極に印加する電圧信号を発生する電圧信号発生部と、該モニタ用光導波路を伝搬してきた光を受光する受光部と、該受光部で受光した光のモニタ結果に基づいて、該電圧信号発生部で発生する電圧信号を制御する制御部をそなえることとしてもよい。

このように、本発明によれば、モニタ光に含まれる高次モードを従来技術の場合よりも低減させることができ、出力信号光とモニタ光との位相関係のずれであるバイアスシフトを抑制させることができる利点がある。

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。又、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及び作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなる。
〔ａ〕第１実施形態の説明
図１は、本発明の第１実施形態にかかる光デバイス３０を示す図であり、図２は図１に示す光デバイス３０の要部拡大図である。本実施形態における光デバイス３０についても、前述の図５に示すものと同様、入力光についてデータ信号に基づく光変調を行なうものであって、光導波路デバイス３１をそなえるとともに、電圧信号発生部３２と、受光部３３と、受光部３３で受光した光のモニタ結果に基づいて、電圧信号発生部３２で発生する電圧信号を制御する制御部３４をそなえている。

ここで、光導波路デバイス３１は、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の電気光学効果を有する基板９１をそなえるとともに、基板９１に光導波路１０，電極１１および反射溝１３が形成されている。又、電圧信号発生部３２は、電極１１に印加する電圧信号を発生するものであり、前述の図５に符号１２３，１２４で示すものと同様の変調電気信号発生部３２ａおよびバイアス電圧発生部３２ｂをそなえている。

さらに、受光部３３は光導波路１０を構成するモニタ用光導波路６を伝搬してきた光を受光するものであり、制御部３４は電圧信号発生部３２で発生する電圧信号を制御するものである。従って、これらの受光部３３および制御部３４についても、前述の図５に符号１２１および１２５としてそれぞれ示すものと基本的に同様である。
ここで、変調電気信号発生部３２ａは、例えばデュオバイナリ、ＤＰＳＫ又はＤＱＰＳＫによる変調方式で入力光を変調するための電圧信号を電極１１に供給するものである。即ち、本実施形態においては、以下に示すようにバイアスシフトを抑圧したモニタ光を得ることができるので、バイアスシフトに対する許容度が厳しいと想定される変調方式においても、求められる伝送品質を実現することができるようになっている。言い換えれば、制御部３４において、受光部３３で受光するバイアスシフトの抑制された光に基づいて、バイアス電圧発生部３２ｂで発生するバイアス電圧を制御することができるからである。

また、光導波路１０は基板９１の表層部に形成されたものであって、基板９１に入力される光変調用の光導波路７と、光変調用光導波路７の下流側箇所を分岐して接続される出力光導波路５および変調用光導波路７での光変調動作をモニタするための光を導波するモニタ用光導波路６と、をそなえている。
さらに、光変調用光導波路７は、入力光を変調する干渉型光変調器を構成する変調用光導波路であり、例えばマッハツェンダ型の光導波路を適用することができるが、本実施形態においては、マッハツェンダ型の光導波路として、基板９１に入力される入力光を導波する入力導波路１と、入力導波路１の下流側に接続され入力導波路１を複数に分岐させるとともに合流させる分岐合流導波路２と、をそなえている。又、出力光導波路５及びモニタ用光導波路６は、分岐合流導波路２における合流した箇所の下流側箇所において分岐して接続されるようになっている。

さらには、この分岐合流導波路２は、入力導波路１からの入力光について分岐された光を導波する複数本（本実施形態では２本）のアーム導波路２ｂと、入力導波路１とアーム導波路２ｂとを接続して入力導波路１からの入力光を複数本のアーム導波路２ｂへ分岐する第１接続部２ａと、アーム導波路２ｂと出力光導波路５およびモニタ用光導波路６を接続してアーム導波路２ｂからの光を合流した後に出力光導波路５およびモニタ用光導波路６に分岐させる第２接続部２ｃと、をそなえている。

なお、上述の第１接続部２ａおよび第２接続部２ｃとしては、入力される光に対する出力される光との位相の対応関係を保ちつつ分岐／合流させる構成を適用する。例えばＭＭＩを用いて構成したり、方向性結合導波路や光カプラにより構成したりすることができる。
ここで、本実施形態においては、モニタ用光導波路６には、当該モニタ用光導波路６の光伝搬方向の上流側よりも下流側の導波路幅が狭められた狭幅領域６ａが含まれている。この狭幅領域６ａとしては、例えば、当該モニタ用光導波路６の光伝搬方向に従って導波路幅が連続的に狭められるテーパ状の導波路パターン領域６ａにより構成することができる。更に、モニタ用光導波路６には、狭幅領域６ａよりも光伝搬方向の下流側に、狭幅領域６ａで狭められた導波路幅を保持した幅保持領域６ｂ含まれている。

これにより、狭幅領域６ａは、モニタ用光導波路６を伝搬する光について、高次モード光については当該モニタ用光導波路６の外部に放射される一方、０次モード光については狭幅領域６ａの下流側のモニタ用光導波路６をなす幅保持領域６ｂを伝搬させることができる。即ち、第２接続部２ｃからのモニタ用の光が上述の狭幅領域６ａを通過するときに、０次モード光はモニタ用光導波路６内部に閉じ込める一方、高次モード光については積極的にカットオフすることで、１次モード光等の高次モード光については、モニタ用光導波路６から空間的に分離させることができる。

特に、前述の図５に示すように、狭幅領域６ａの構成を有さず、高次モードの分離を積極的に行なわない場合、バイアスシフト値は、単位周期に対する位相ずれの比率として例えば+/-3％程度残留するが、狭幅領域６ａとして、導波路幅を7μmより4μm程度にテーパをつける構成とすることで、バイアスシフトの値は、前述の比率として例えば1％程度以内に抑圧可能となる。

さらに、反射溝１３は、モニタ用光導波路６をなす幅保持領域６ｂの下流側端部において、幅保持領域６ｂを伝搬する光を反射させる反射部であり、これにより、反射溝１３で反射されたモニタ用の光の基板９１における出射端面は、出力光導波路５を伝搬する光の基板９１における出射端面とは異なるようにすることができる。
そして、この反射溝１３については、幅保持領域６ｂの導波路幅に対応した反射面を有している。具体的には、図２のＡに示すように、反射溝１３における反射面の幅を、モニタ用光導波路６をなす幅保持領域６ｂによる光伝搬方向についての切り出し幅と実質的に同等としている。

換言すれば、この反射溝１３は、モニタ用光導波路６の外部に放射される高次モード光の受光部３３に向けた端面への反射を回避させるとともに、狭幅領域６ａの下流側のモニタ用光導波路である幅保持領域６ｂを伝搬する０次モード光については、受光部３３に向けた端面へ反射されるように、幅保持領域６ｂによる０次モード光の伝搬方向に対する反射角度および反射面形状が設定される。

具体的には、反射溝１３による溝形状としては、幅保持領域６ｂの延長上の幅範囲（図２のＡ参照）においては、反射光となる０次モード光のビームが受光部３３をなすフォトダイオードの受光面に収まるような形状とし、幅保持領域６ｂの延長上の幅範囲Ａの外側（図２のＢ参照）においては、反射光が受光部３３からそれた方向を指向する形状としている。これにより、幅保持領域６ｂの延長上の幅範囲Ａの外側Ｂに入射される高次モード光については、結果的に受光部３３の受光面からそれることとなる。

また、このような構成の反射溝１３においては、幅範囲Ａのみの反射溝を形成する場合に比べて、溝形成工程に求められる精度に対する要求を緩和しながら、実質的には反射により受光部３３へ入射される高次モードに対するカットオフ効果を同等とすることができる。
さらに、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、モニタ用光導波路６に狭幅領域６ａをそなえているので、狭幅領域６ａをそなえないモニタ用光導波路６′とする場合［図３（ａ）におけるＲ１参照］に比べて、０次モード光Ｌ０の伝搬方向に対する高次モード光Ｌ１の放射角度Ｒ２を大きくすることができ、反射溝１３に入射される段階で高次モード光Ｌ１を０次モード光Ｌ０からより大きく分離させることができる。

したがって、狭幅領域６ａをそなえないモニタ用光導波路６′とする場合には、図３（ａ）に示すように、反射溝１３として形成すべき反射面の大きさＣ１は、０次モード光からの分離度が比較的小さい高次モード光Ｌ１が受光部３３の反射面に向けた反射を受けることを回避させなければならないため、望ましくは比較的小さく形成しなければならない。

これに対して、本実施形態のような狭幅領域６ａをそなえたモニタ用光導波路６とする場合には、図３（ｂ）に示すように、反射溝１３として形成すべき反射面の大きさＣ２は、０次モード光からの分離度が比較的大きい高次モード光が受光部３３の反射面に向けた反射を受けることを回避させれば足りるため、比較的大きく形成することが許容される。従って、狭幅領域６ａを形成する構成によって、図３（ａ）の場合よりも反射溝１３にかかるデバイス製造精度に対する要求を軽減しながら、より高精度に受光部３３への高次モード光の入射を排除して、バイアスシフトの発生を防止できるようになる。

すなわち、例えば、狭幅領域６ａをそなえないモニタ用光導波路６′としその幅を7μmとした場合には、図３（ａ）に示すように、反射溝１３として形成すべき反射面の大きさＣ１は、反射溝１３を導波路進行方向に対し45度傾けて形成し、その反射面の長さを15μm程度にすることで、バイアスシフトの値を効率的に抑圧可能となるのに対し、狭幅領域６ａをそなえたモニタ用光導波路６とする場合には、図３（ｂ）に示すように、反射溝１３として形成すべき反射面の大きさＣ２は、30μm程度でも効果が得られる。

ところで、出力光導波路５については、図２に示すように、変調用導波路７に接続される箇所から所定の湾曲角で湾曲する形状を有する第１湾曲領域５ａが含まれている。モニタ用光導波路６においても、変調用導波路７に接続される箇所から湾曲する形状を有する第２湾曲領域６ｃをそなえている。換言すれば、本実施形態におけるモニタ用光導波路６は、変調用導波路７をなす第２接続部２ｃからの接続箇所を起点として連続的に形成される、第２湾曲領域６ｃ，狭幅領域６ａおよび幅保持領域６ｂにより構成される。

ここで、第２接続部２ｃをなす例えばＭＭＩから導入されて、出力光導波路５の第１湾曲領域５ａおよびモニタ用光導波路６の第２湾曲領域６ｃを伝搬する光は、それぞれ、０次モードと１次モードとの間のミキシングにより０次モード自体に位相変動が発生する。即ち、第１，第２湾曲領域５ａ，６ｃのごとき導波路曲げにより、０次モードと１次モードとの間でミキシングが発生すると、各導波路５，６から出射される０次モードにも位相変動が発生するのである。

前述したように、各導波路５，６での光伝搬の過程において、０次モードと１次モードとの間のミキシングにより生じる出射光の位相変動の偏差によって、上述のバイアスシフが発生する。換言すれば、各導波路５，６において上述のごとき０次モードと１次モードとの間のミキシングが発生したとしても、位相変動の偏差が生じなければ、出力信号光とモニタ光との間での相対的な位相差は発生せず、制御部３４（図１参照）によるフィードバック制御には支障は生じない。

つまり、仮にミキシングが発生したとしても、出力光導波路５、及び、モニタ用光導波路６において、同等にミキシングが発生し、その結果として、各導波路５，６より出射される０次モードの相対的位相差が発生しないようにすることが重要となる。これを可能とするために、第２接続部２ｃの下流側の出力光導波路５、及び、モニタ用光導波路６を、湾曲度合いを実質的に同等となるようにする。これにより、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６からそれぞれ出射される０次モード間の位相ずれを低減させることができるようになる。

具体的には、モニタ用光導波路６の第２湾曲領域６ｃを、狭幅領域６ａよりも光伝搬方向の上流側であって、変調用導波路７に接続される箇所を含む領域を第１湾曲領域５ａの湾曲角に対応した角度で湾曲させるように構成する。
本実施形態においては、出力光導波路５の第１湾曲領域５ａとモニタ用光導波路６の第２湾曲領域６ｃとが、更には、第１湾曲領域５ａの下流側の出力光導波路５の領域５ｂとモニタ用光導波路６の狭幅領域６ａとが、光伝搬方向の軸について線対称となるようにパターン形成されている。即ち、各出力光導波路５，６を伝搬する光から実質的に高次モードが分離されるまでの領域を対称形状となるようにパターン形成することで、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６を伝搬する０次モードと１次モードとのミキシングの態様を実質的に同等とし、更に、狭幅領域５ｂ，６ａでの０次モードと１次モードとの分離態様も実質的に同等とすることで、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６からそれぞれ出射される０次モード間の位相ずれを実質的に解消させることができるようになる。

上述のごとく構成された光デバイス３０では、入力導波路１に入力された入力光が、電極１１によって印加される電圧を通じて、各アーム導波路２ｂにおいて位相変調され、第２接続部２ｃで合波され、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６に結合される。第２接続部２ｃをＭＭＩで構成する場合には、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６には互いに反転した位相関係を有する変調光が出力されることになる。

このとき、この出力光導波路５およびモニタ用光導波路６に出力される変調光には、本来の適切な変調がかかった０次モードの他に、本来の変調とは位相がずれた高次もモードも含まれることとなる。出力光導波路５およびモニタ用光導波路６を伝搬する光に含まれる０次モードと１次モードは、前述したようなバイアスシフト発生の要因となりうる。
これに対し、本実施形態においては、モニタ用光導波路６に当該モニタ用光導波路６の導波路幅を狭める狭幅領域６ａが含まれているので、受光部３３をなすフォトダイオードで、このモニタ用光導波路５を伝搬してきた光を受光する時点で、高次モード光の受光を排除し０次モード光をロスを少なく受光しているので、モニタ用光導波路６に、出力光導波路５よりも短い導波路長としなければならない設計上の制約があったとしても、又、受光部３３の配置位置、即ち受光面位置の高精度なアライメントを行なわずとも、受光部３３での受光の際に高次モードを効率的に除去することができる。

また、モニタ用光導波路６を伝搬した光を反射溝１３で反射させ、受光部３３でその反射光を受光する構成とする場合において、狭幅領域６ａを形成しない場合よりも、反射溝１３にかかるデバイス製造精度に対する要求を軽減しながら、より高精度に受光部３３への高次モード光の入射を排除させることができる。
さらに、モニタ用光導波路６が、狭幅領域６ａよりも光伝搬方向の上流側であって、変調用導波路７に接続される箇所を含む領域を第１湾曲領域５ａの湾曲角に対応した角度で湾曲させる第２湾曲領域６ｃを含んでいるので、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６を伝搬する０次モードと１次モードとのミキシングの態様を実質的に同等とし、更に、狭幅領域５ｂ，６ａでの０次モードと１次モードとの分離態様も実質的に同等とすることで、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６からそれぞれ出射される０次モード間の位相ずれを実質的に解消させることができるようになる。

このように、本実施形態によれば、モニタ用光導波路６に、当該モニタ用光導波路６の導波路幅を狭める狭幅領域６ａが含まれているので、受光部３３で受光する光に含まれる高次モードを従来技術の場合よりも低減させることができ、出力信号光とモニタ光との位相関係のずれであるバイアスシフトを抑制させることができる利点がある。
また、モニタ用光導波路６の下流側において、モニタ用光導波路６を伝搬する光を反射させる反射溝１３をそなえ、かつ、反射溝１３における反射面の幅を、モニタ用光導波路６の導波路幅に対応させた構成としているので、モニタ用光導波路６に閉じ込められて伝送される成分が比較的多い０次モードについては積極的に受光部３３に向けて反射させる一方、高次モードについては０次モードに比べて反射を排除させることができるので、受光部３３で受光する光に含まれる高次モードを従来技術の場合よりも低減させることができ、出力信号光とモニタ光との位相関係のずれであるバイアスシフトを抑制させることができる利点がある。

さらに、狭幅領域６ａを形成するとともに、反射溝１３を形成しているので、狭幅領域６ａを形成せずに反射溝１３を設ける場合よりも、反射溝１３にかかるデバイス製造精度に対する要求を軽減しながら、より高精度に受光部３３への高次モード光の入射を排除させることができる。
さらに、モニタ用光導波路６が、狭幅領域６ａよりも光伝搬方向の上流側であって、変調用導波路７に接続される箇所を含む領域を第１湾曲領域５ａの湾曲角に対応した角度で湾曲させる第２湾曲領域６ｃを含んでいるので、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６を伝搬する０次モードと１次モードとのミキシングの態様を実質的に同等とし、更に、狭幅領域５ｂ，６ａでの０次モードと１次モードとの分離態様も実質的に同等とすることで、出力光導波路５およびモニタ用光導波路６からそれぞれ出射される０次モード間の位相ずれを実質的に解消させることができるようになる。

〔ｂ〕第２実施形態の説明
図９は本発明の第２実施形態にかかる光デバイスとしての光変調器４０を示す図である。ここで、図９に示す光変調器４０は、前述の図２０に示すものと異なる出力光導波路４２をそなえたものである。
すなわち、第２実施形態にかかる光変調器４０は、LiNbO3等の電気光学効果を有する基板９１をそなえるとともに、基板９１の表層部に、入力光を変調する干渉型光変調器を構成する変調用光導波路４１および変調用光導波路４１の下流側箇所に接続される出力光導波路４２が形成されるとともに、変調用光導波路４１を伝搬する光に対して変調信号電圧を供給する進行波電極（電気導波路）４３が形成され、更にハーフミラー４４，受光部４５および制御部４６とともに、電圧信号発生部４７をなすバイアス電圧発生部４７ｂおよび変調電気信号発生部４７ａがそなえられている。

変調用光導波路４１は、入力光を導入する入力光導波路４１ａ，入力光導波路４１ａからの入力光を２分岐するＭＭＩ４１ｂ，ＭＭＩ４１ｂで２分岐された光について進行波電極４３に印加される変調信号電圧により相対的な光路長差を与える２本のアーム導波路４１ｃ及び２本のアーム導波路４１ｃからの光を合流させるＭＭＩ４１ｄをそなえて構成される。

すなわち、ＭＭＩ４１ｂ，アーム導波路４１ｃおよびＭＭＩ４１ｄにより、入力光導波路４１ａの下流側に接続され入力光導波路４１ａを複数に分岐させるとともに合流させる分岐合流導波路を構成し、出力光導波路４２は、分岐合流導波路における合流した箇所であるＭＭＩ４１ｄの下流側箇所に接続される。
また、進行波電極４３に供給すべき変調電圧信号については、変調電気信号発生部４７ａで発生されるようになっているが、更に、バイアス電圧発生部４７ｂにおいて、変調電気信号発生部４７ａで発生する変調電圧信号における動作点電圧制御用のバイアス電圧を発生させて、上述の進行波電極４３に供給するようになっている。尚、変調電気信号発生部４７ａにおいては、例えば前述したデュオバイナリ、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫなどの変調方式による変調電圧信号を発生することができる。

また、分岐部としてのハーフミラー４４は、前述の図２０に示すもの（符号２３１）に対応し、出力光導波路４２を伝搬され基板９１の出射端面９１ａから出射された光（変調が施された信号光）について、一部をモニタ用に分岐する一方残りを主信号光として図示しない出力光ファイバ等に向けて出力する。受光部４５についても図２０に示すもの（符号１２１）に対応し、ハーフミラー４４でモニタ用に分岐された光（モニタ光）を受光しその光量に応じた振幅の電気信号をモニタ結果として制御部４６に出力するものであり、受光面の比較的広いフォトダイオードが用いられる。従って、上述のハーフミラー４４および受光部４５により、出力光導波路４２を伝搬され基板９１の出射端面９１ａから出射された光の分岐光をモニタする分岐モニタ部を構成する。

制御部４６では、受光部４５からのモニタ光の値（モニタ光の光量に応じた電気信号振幅）に基づいて、バイアス電圧発生部４７ｂでのバイアス電圧をフィードバック制御している。換言すれば、上述のバイアス電圧発生部４７ｂおよび変調電気信号発生部４７ａにより電極４３に印加する電圧信号を発生する電圧信号発生部４７を構成する一方、制御部４６は、受光部４５で受光した光のモニタ結果に基づいて、電圧信号発生部としてのバイアス電圧発生部４７ｂで発生する電圧信号を制御するようになっている。

ここで、前述の図２０に示す光変調器２００の構成においては、出力光導波路１０５を伝搬する変調光に、本来の適切な変調が与えられた０次モードとともに、本来の変調成分とは位相がずれた高次モード（例えば１次モード）が混入している。前述したように、この高次モードが受光部１２１での受光の際のバイアスシフト発生の原因となっていた。
これに対し、第２実施形態においては、上述のバイアスシフトの発生原因となっている高次モードを、本来の適切な変調が与えられている０次モードから分離させるために、出力光導波路４２に導波路幅を狭められた狭幅領域４２ａをそなえている。狭幅領域４２ａは、ＭＭＩ４１ｄからの光の伝搬方向に対して連続的に導波路幅が狭められるように形成されている。又、この狭幅領域４２ａの導波路長、即ち連続的に狭められている出力光導波路４２の領域長さは、高次モードの分離効果を得られるに十分な長さが与えられる。

そして、この出力光導波路４２にそなえられた狭幅領域４２ａにより、空間的に高次モードを０次モードと分離させて、高次モードを積極的にカットオフさせることができるようになっている。即ち、狭幅領域４２ａで高次モードがカットオフされると、出力光導波路４２における狭幅領域４２ａの下流側領域を伝搬する０次モードの光には、前述の図２０の場合よりも高次モードの混入を少なくさせることができる。

すなわち、連続的に狭められた出力光導波路を設けることにより、基板の長さの制限や、アーム導波路の長さ確保等の要因により、出力光導波路の長さに制限があっても、高次モードの光の混入を防止することができる。
尚、図９中においては、出力光導波路４２は、出射端面９１ａでの反射減衰を抑制させるために出射端面９１ａに対して斜めに案内される構成をそなえている。

これにより、ハーフミラー４４を介して受光部４５で受光するモニタ光中においても、図２０の場合よりも高次モードの混入を少なくさせることができ、従って、受光部４５での電気信号に含まれるバイアスシフト量についても、図２０の場合よりも少なくさせることができる。
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、図９に示す光変調器４０によるバイアスシフトの低減効果について、図２０の構成の場合において生じるバイアスシフトの場合（図７（ａ）〜図７（ｄ））と対比して説明するための図である。図１０（ａ）に示すように、出射端面９１ａ（図９参照）における端面位置に応じた電場強度の分布は、図２０の構成に対応する場合（図７（ａ）参照）よりも横軸に広がり、強度については低減される。

したがって、図１０（ｂ）に示すように、１次モードについての位相変動量成分があったとしても、図２０に示す従来構造に比べ1次モードの０次モードとの干渉が弱く、図１
０（ｃ）に示すように、受光部４５としてのフォトダイオードで受光する１次モード成分を低減させているので、図１０（ｄ）に示すように、受光部４５をなすフォトダイオードでの受光面の中心位置に応じたバイアスシフトの変動量ΔＢＳ１を抑制させることができる。

図１１，図１２はともに、信号光波長に応じた、受光部をなすフォトダイオードでの受光面の中心位置に応じたバイアスシフトの変動量について示す図であり、図１１は図２０の構成における変動量について、図１２は第２実施形態にかかる光変調器構成における変動量について、それぞれ示すものである。第２実施形態にかかる光変調器４０においては、図１２に示すように、図２０に示すものについての信号光波長に応じた変動量の特性（図１１参照）に比べて、信号光波長による変動量のばらつきについても抑制させることができるようになっている。

このように、第２実施形態にかかる光デバイスとしての光変調器４０によれば、狭幅領域４２ａにより高次モードと０次モードとを分離させているので、モニタ光と主信号光との位相ずれを抑制させることができる利点がある。
〔ｂ１〕第２実施形態の第１変形例の説明
図１３は第２実施形態の第１変形例にかかる光デバイスとしての光変調器４０Ａを示す図である。この図１３に示すように、狭幅領域４２ａの下流側における出力光導波路４２の両側（両サイド）の直近に溝４９Ａを形成することとしてもよい。このような溝４９Ａにより、出力光導波路４２の両サイドに放射された高次モードを溝４９Ａにて反射させることで、狭幅領域４２ａで放射された高次モードを、出射端面９１ａで出射されることを阻止し、ハーフミラー４４での分岐を介した受光部４５での受光をより積極的に阻止することができるようになる。これにより、受光部４５での電気信号に含まれるバイアスシフト量について、図９の場合に比べてもより低減できることが期待できる。

したがって、上述の溝４９Ａは、狭幅領域４２ａよりも光伝搬方向の下流側位置における出力光導波路両側の基板領域に形成された、当該出力光導波路４２両側の基板領域を伝搬する光（高次モード）の出射端面９１ａへの到達を阻止する光阻止溝である。
図１４は、図１３に示すように狭幅領域４２ａ及び溝４９Ａをそなえた場合において、１次モード光が分離されること、および出射端面９１ａでの出射が阻止されることについて説明するための模式図である。この図１４に示すように、長さＡ１の狭幅領域４２ａでは、ＭＭＩ４１ｄからの変調光のうちで、１次モードが出力光導波路４２の外周部（基板９１の表層部のみならず深さ方向）に放射される一方、０次モードは出力光導波路４２の軸上に電界分布の山が保たれた状態で伝搬される。このようにして０次モードと１次モードとを分離させることができる。尚、図９の構成においても同様に０次モードと１次モードとが分離されている。

また、狭幅領域４２ａで出力光導波路４２の外周部に放射された１次モードは、図１４に示すように、狭幅領域４２ａの下流側に形成された溝４９Ａで反射させているので、１次モードの、溝４９Ａの形成位置よりも光伝搬方向下流側への伝搬、即ち０次モードへの混入を抑制している。
さらに、１次モードの分離効果は、狭幅領域４２ａの長さ方向全体で起こっているため、溝４９Ａの位置はその下流以下にする必要があるが、分離された１次モードは、深さ方向にも放射されるため、狭幅領域４２ａの下流側でも、できるだけ当該狭幅領域４２ａの終端位置に近い位置に形成する。例えば、この図１４に示すように、狭幅領域４２ａの開始端位置から距離Ｃ２だけ下流側の位置Ｐ２よりも、開始端位置から距離Ｃ１（＝Ａ１＞Ｃ２）だけ下流側の位置Ｐ１に形成する。

これにより、溝４９Ａについては、狭幅領域４２ａの終端位置から光伝搬方向について離れた位置Ｐ２に形成するよりも、近い位置Ｐ１に形成することで、比較的浅い（位置Ｐ２の場合の溝深さＤ１＞位置Ｐ１の場合の溝深さＤ２）で放射光を効率的に反射させることができるようになる。又、溝４９Ａは、出力光導波路４２との距離（Ｂ１）をできるだけ近づけ、放射光を反射する効果を向上させることが望ましい。

図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、図１３に示す光変調器４０Ａによるバイアスシフトの低減効果について説明するための図である。図１５（ａ）に示すように、出射端面９１ａ（図９参照）における端面位置に応じた１次モードの電場強度の分布は、図９の構成に対応する場合（図１０（ａ）参照）よりも更に低減される。従って、図１５（ｂ）に示すように、１次モードについての位相変動量成分があったとしても、図１５（ｃ）に示すように、受光部４５としてのフォトダイオードで受光する１次モード成分を、図１０（ｃ）の場合よりも低減させているので、図１５（ｄ）に示すように、受光部４５をなすフォトダイオードでの受光面の中心位置に応じたバイアスシフトの変動量ΔＢＳ２については、図１０（ｄ）の場合よりも更に抑制させることができる（ΔＢＳ１＞ΔＢＳ２）。

〔ｂ２〕第２実施形態の第２変形例の説明
図１６は第２実施形態の第２変形例にかかる光デバイスとしての光変調器４０Ｂを示す図である。図９，図１３に示す構成の場合、狭幅領域４２ａにより導波路幅が狭められた出力光導波路４２を伝搬する０次モードは、モードフィールドが広げられているので、出射端部９１ａまでの伝搬中において０次モードの放射によって挿入損失が発生する場合がある。

特に、図１３の場合には、出力光導波路４２の両側に形成される溝４９Ａは、高次モードが出射端部９１ａ側に漏洩しないように極力出力光導波路４２に近接するように形成されるべきところ（図１４のＢ１参照）、このようにモードフィールドが広がった０次モードは、溝４９Ａによる反射によって損失が増大することになる。他方、出力光導波路４２からの距離(図１４のＢ１参照)を十分に離した位置に溝４９Ａを形成することで、モードフィールドが広がった０次モードの反射による損失を低減させることとなると、高次モード光の漏洩が増大し、抑制すべきバイアスシフトの増大を招く。

第２実施形態の第２変形例においては、図１６，図１７に示すように、出力光導波路４２Ｂとして、０次モードの損失を低減させるため、狭幅領域４２ａの下流側に拡幅領域４２ｂをそなえたものである。即ち、図１６，図１７に示すように、拡幅領域４２ｂは、長さＡ１の狭幅領域４２ａよりも光伝搬方向の下流側に、狭幅領域４２ａで狭められた導波路幅をもとの導波路幅に広げるものである。

これにより、図１４に示すように、狭幅領域４２ａで高次モードが放射される一方、０次モードのモードフィールドが広がるが、狭幅領域４２ａに続く拡幅領域４２ｂにより、０次モードのモードフィールドをもとの幅に戻すことができるので、０次モードと高次モードとを分離しながら、０次モードの損失を低減させることができるようになる。
なお、このときの溝４９Ａの位置は、０次モードの損失及び高次モードの漏洩を最小限とするために、拡幅領域４２ｂの下流以下にする必要がある。前述したように、狭幅領域４２ａで分離された１次モードは、深さ方向にも放射される。従って、拡幅領域４２ｂの下流側でもできるだけ拡幅領域４２ｂの終端位置に近い位置（狭幅領域４２ａの開始端から距離Ｃ３だけ下流側の位置Ｐ３）に溝４９Ａを形成することで、位置Ｐ３よりも下流側に溝４９Ａを形成する場合よりも、浅い溝４９Ａで放射光を効率的に反射させることができるようになり（深さＤ２）、溝４９Ａの形成による基板強度を維持させることができる。

したがって、溝４９Ａは、拡幅領域４２ｂよりも光伝搬方向の下流側位置における出力光導波路４２の両側の基板９１領域に形成された、当該出力光導波路４２の両側の基板９１の領域を伝搬する光（高次モード）の出射端面への到達を阻止する光阻止溝である。
なお、拡幅領域４２ｂにより、０次モードのモードフィールドが狭められているため、導波路と溝４９Ａとの距離（図１７のＢ２参照）を図１２の構成（図１４のＢ１参照）よりも近づけることができる（Ｂ２＜Ｂ１）。

また、拡幅領域４２ｂの長さＡ２は、上述のごとくより浅い溝４９Ａでの効率的な放射光の反射のため、極力狭幅領域４２ａに近い位置に形成すべく、急激な拡幅でモードフィールドの変化による損失が発生することがない範囲で、できるだけ短くする（少なくとも、狭幅領域４２ａの長さＡ１よりは短くすることができる）。
第２実施形態の第２変形例にかかる光変調器４０Ｂは、上述のごとく構成されているので、特に出力光導波路４２Ｂの狭幅領域４２ａで０次モードと１次モードとを分離する一方、拡幅領域４２ｂにおいて、広がった０次モードのモードフィールドを元に戻すことにより損失を低減させ、更に溝４９Ａにおいて、狭幅領域４２ａで分離した高次モードを反射により出射端部９１ａで出射されることを阻止することができるので、前述の図９，図１３に示す構成に比べても、よりバイアスシフトを低減させるとともに０次モードの損失を低減させることができる利点がある。

図１８は、図１３に示す光変調器構成の場合において、信号光波長ごとの、受光部をなすフォトダイオードでの受光面の中心位置に応じたバイアスシフトの変動量について示す図である。図１３に示す光変調器４０Ａにおいては、図１８に示すように、図９に示す光変調器４０についての特性（図１２参照）に比べて、信号光波長による変動量のばらつきについても更に抑制させることができるようになっている。

したがって、第２実施形態の第２変形例にかかる光変調器４０Ｂによれば、狭幅領域４２ａにより高次モードと０次モードとを分離させるとともに、溝４９Ａにより分離された高次モードを反射させているので、モニタ光と主信号光との位相ずれを更に抑制させることができる利点がある。
なお、上述の光変調器４０Ｂにおいては、溝４９Ａが形成された構成を有しているが、例えば図１９に示す光変調器４０Ｃのように、溝４９Ａが形成されない構成としても、少なくとも、出力光導波路４２Ｂの狭幅領域４２ａで０次モードと１次モードとを分離することができるので、図２０に示す従来構成の場合よりもバイアスシフトを低減させることができる一方、拡幅領域４２ｂにおいて、広がった０次モードのモードフィールドを元に戻すことにより損失を低減させることができる。

〔ｃ〕その他
上述の実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
すなわち、上述の第１実施形態においては、モニタ用光導波路６に狭幅領域６ａを含む構成としながら、反射溝１３を形成する構成について詳述したが、例えば図３（ａ）または図８に示すように、狭幅領域６ａを含まないモニタ用光導波路６′の構成としても、反射溝１３における反射面の幅を、モニタ用光導波路６′の導波路幅に対応させた構成とすることで、モニタ用光導波路６′に閉じ込められて伝送される成分が比較的多い０次モードについては積極的に受光部３３に向けて反射させる一方、高次モードについては０次モードに比べて反射を排除させることができるので、従来技術の場合よりもバイアスシフトを抑制させることができる。すなわち、例えば、狭幅領域６ａをそなえないモニタ用光導波路６′としその幅を7μmとした場合には、図３（ａ）に示すように、反射溝１３として形成すべき反射面の大きさＣ１は、反射溝１３を導波路進行方向に対し45度傾けて形成し、その反射面の長さを15μm程度にすることで、バイアスシフトの値を効率的に抑圧可能
となる。又は、図８に示すように、モニタ用光導波路６′の幅範囲（図２の場合のＡ参照）においては、反射光のビームが受光部３３をなすフォトダイオードの受光面に収まるような形状とし、モニタ用光導波路６′の幅範囲Ａの外側（図２の場合のＢ参照）においては、反射光が受光部３３からそれた方向を指向する形状としてもよい。更に、このような狭幅領域６ａを含まないモニタ用光導波路６′とする場合についても、前述の実施形態と同様に、各導波路５，６′での光伝搬の過程において０次モードと１次モードとの間のミキシングにより生じる出射光の位相変動の偏差によってバイアスシフトが発生しないようにするために、モニタ用光導波路６の湾曲領域６ｃを、反射溝１３よりも光伝搬方向の上流側であって、変調用導波路７に接続される箇所を含む領域を湾曲領域５ａの湾曲角に対応した角度で湾曲させるように構成することが重要になる。

すなわち、図８に示すように、出力光導波路５を、変調用導波路７に接続される箇所から所定の湾曲角で湾曲する形状を有する第１湾曲領域５ａを含んで構成するとともに、モニタ用光導波路６′を、反射溝１３よりも光伝搬方向の上流側であって、変調用導波路７に接続される箇所を含む領域を第１湾曲領域５ａの湾曲角に対応した角度で湾曲させる第２湾曲領域６ｃを含んで構成する。尚、図８中、図１と同一の符号は同様の部分を示す。

また、上述の実施形態においては、出力光導波路５の第１湾曲領域５ａとモニタ用光導波路６の第２湾曲領域とが、光伝搬方向の軸について線対称となるようにパターン形成しているが、本発明によれば、各出力光導波路５，６を伝搬する光における０次モードと１次モードとのミキシングが実質的に同等となれば、上述のごとき線対称な導波路パターンとすることに限定されるものではない。

さらに、上述の第１実施形態においては、受光部３３をなすフォトダイードについては、その配置位置について限定するものではなく、基板９１の側面に接して搭載してもよいし、基板９１の側面から隔離して搭載してもよい。
さらに、上述の実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である。
〔ｄ〕付記
（付記１）
電気光学効果を有する基板と、
該基板の表層部に形成され、入力光を変調する干渉型光変調器を構成する変調用光導波路と、
該基板の表層部に形成され、該変調用光導波路の下流側箇所を分岐して接続される出力光導波路および該変調用光導波路での光変調動作をモニタするための光を導波するモニタ用光導波路と、をそなえ、
該モニタ用光導波路に、導波路幅の狭められた狭幅領域を有することを特徴とする光デバイス。

（付記２）
該狭幅領域は、当該モニタ用光導波路の光伝搬方向に従って導波路幅が連続的に狭められていることを特徴とする付記１記載の光デバイス。
（付記３）
該モニタ用光導波路は、該狭幅領域よりも光伝搬方向の下流側に、該狭幅領域で狭められた導波路幅を保持した幅保持領域をそなえたことを特徴とする付記１又は２記載の光デバイス。

（付記４）
該幅保持領域の下流側端部において、該モニタ用光導波路を伝搬する光を反射させる反射部をそなえ、該出力光導波路を伝搬する光の該基板における出射端面と該反射部で反射された光の該基板における出射端面とが異なるように構成されたことを特徴とする付記１〜３のいずれか１項記載の光デバイス。

（付記５）
該反射部における反射面の幅を、該モニタ用光導波路による光伝搬方向についての切り出し幅と実質的に同等としたことを特徴とする付記４記載の光デバイス。
（付記６）
該反射部は、該基板上に形成された反射溝であることを特徴とする付記４記載の光デバイス。

（付記７）
該出力光導波路が、該変調用導波路に接続される箇所から所定の湾曲角で湾曲する形状を有する第１湾曲領域を含んで構成されるとともに、
該モニタ用光導波路が、該狭幅領域よりも光伝搬方向の上流側であって、該変調用導波路に接続される箇所を含む領域を前記第１湾曲領域の湾曲角に対応した角度で湾曲させる第２湾曲領域を含んで構成されたことを特徴とする付記１〜６のいずれか１項記載の光デバイス。

（付記８）
該狭幅領域が、該モニタ用光導波路を伝搬する光について、高次モード光については当該モニタ用光導波路の外部に放射される一方、０次モード光については該狭幅領域の下流側の該モニタ用光導波路を伝搬させることを特徴とする付記１〜７のいずれか１項記載の光デバイス。

（付記９）
該狭幅領域が、該モニタ用光導波路を伝搬する光について、高次モード光については当該モニタ用光導波路の外部に放射される一方、０次モード光については該狭幅領域の下流側の該モニタ用光導波路を伝搬させ、
かつ、該反射部が、該モニタ用光導波路の外部に放射される前記高次モード光の前記反射を回避させるとともに該狭幅領域の下流側の該モニタ用光導波路を伝搬する前記０次モード光を反射されるように構成されたことを特徴とする付記４記載の光デバイス。

（付記１０）
該変調用光導波路が、前記入力光を導波する入力導波路と、該入力導波路の下流側に接続され該入力導波路を複数に分岐させるとともに合流させる分岐合流導波路と、をそなえ、該出力光導波路及び該モニタ用光導波路が、該分岐合流導波路における前記合流した箇所の下流側箇所において分岐して接続されることを特徴とする付記１〜９のいずれか１項記載の光デバイス。

（付記１１）
電気光学効果を有する基板をそなえるとともに、
該基板に入力される光についての光変調用の光導波路と、該変調用光導波路の下流側箇所を分岐して接続される出力光導波路および該変調用光導波路での光変調動作をモニタするための光を導波するモニタ用光導波路と、をそなえてなる光導波路が該基板の表層部に形成され、
該モニタ用光導波路の下流側において、該モニタ用光導波路を伝搬する光を反射させる反射部をそなえ、かつ、該反射部における反射面の幅を、該モニタ用光導波路による光伝搬方向についての切り出し幅と実質的に同等としたことを特徴とする光デバイス。

（付記１２）
該出力光導波路が、該変調用導波路に接続される箇所から所定の湾曲角で湾曲する形状を有する第１湾曲領域を含んで構成されるとともに、
該モニタ用光導波路が、該反射部よりも光伝搬方向の上流側であって、該変調用導波路に接続される箇所を含む領域を前記第１湾曲領域の湾曲角に対応した角度で湾曲させる第２湾曲領域を含んで構成されたことを特徴とする付記１１項記載の光デバイス。

（付記１３）
該変調用導波路を伝搬する光に光変調用の電圧を印加する電極と、
該電極に印加する電圧信号を発生する電圧信号発生部と、
該モニタ用光導波路を伝搬してきた光を受光する受光部と、
該受光部で受光した光のモニタ結果に基づいて、該電圧信号発生部で発生する電圧信号を制御する制御部をそなえたことを特徴とする、付記１〜１２のいずれか１項記載の光デバイス。

（付記１４）
電気光学効果を有する基板と、
該基板の表層部に形成され、入力光を変調する干渉型光変調器を構成する変調用光導波路と、
該基板の表層部に形成され、該変調用光導波路の下流側箇所に接続される出力光導波路と、
該出力光導波路を伝搬され該基板の出射端面から出射された光の分岐光をモニタする分岐モニタ部と、をそなえ、
該出力導波路に導波路幅を狭められた狭幅領域をそなえたことを特徴とする、光デバイス。

（付記１５）
該出力光導波路は、該狭幅領域よりも光伝搬方向の下流側に、該狭幅領域で狭められた導波路幅をもとの導波路幅に広げる拡幅領域をそなえたことを特徴とする付記１４記載の光デバイス。
（付記１６）
該狭幅領域よりも光伝搬方向の下流側位置における該出力光導波路両側の該基板領域に、当該出力光導波路両側の基板領域を伝搬する光の該出射端面への到達を阻止する光阻止溝が形成されたことを特徴とする、付記１４記載の光デバイス。

（付記１７）
該拡幅領域よりも光伝搬方向の下流側位置における該出力光導波路両側の該基板領域に、当該出力光導波路両側の基板領域を伝搬する光の該出射端面への到達を阻止する光阻止溝が形成されたことを特徴とする、付記１５記載の光デバイス。
（付記１８）
該変調用光導波路が、前記入力光を導波する入力導波路と、該入力導波路の下流側に接続され該入力導波路を複数に分岐させるとともに合流させる分岐合流導波路と、をそなえ、該出力光導波路が、該分岐合流導波路における前記合流した箇所の下流側箇所に接続されることを特徴とする付記１４記載の光デバイス。

（付記１９）
該変調用導波路を伝搬する光に光変調用の電圧を印加する電極と、
該電極に印加する電圧信号を発生する電圧信号発生部と、をそなえるとともに、
該分岐モニタ部が、該出射端面から出射された光を分岐する分岐部と、該分岐部で分岐された光をモニタ用に受光する受光部と、をそなえ、
かつ、
該受光部で受光した光のモニタ結果に基づいて、該電圧信号発生部で発生する電圧信号を制御する制御部をそなえたことを特徴とする、付記１４記載の光デバイス。

（付記２０）
該基板は、ニオブ酸リチウムを材質とすることを特徴とする、付記１〜１４のいずれか１項記載の光デバイス。

本発明の第１実施形態にかかる光デバイスを示す図である。図１に示す光デバイスの要部拡大図である。（ａ），（ｂ）はともに本発明の第１実施形態の作用について説明するための図である。理想的な出力信号光とモニタ光との位相関係の例を示す図である。従来の光デバイスを示す図である。バイアスシフトαを有する出力信号光とモニタ光との位相関係の例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はいずれも、図５に示す光変調器におけるバイアスシフトαの発生について説明するための図である。本発明の他の実施形態にかかる光デバイスを示す図である。本発明の第２実施形態にかかる光デバイスとしての光変調器を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はいずれも、図９に示す光変調器によるバイアスシフトの低減効果を説明するための図である。図２０の構成における信号光波長に応じたバイアスシフトの変動量について示す図である。第２実施形態にかかる光変調器構成における信号光波長に応じたバイアスシフトの変動量について示す図である。本発明の第２実施形態の第１変形例にかかる光デバイスとしての光変調器を示す図である。第２実施形態の第１変形例にかかる光デバイスとしての光変調器の作用効果を説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）はいずれも、図１３に示す光変調器によるバイアスシフトの低減効果を説明するための図である。本発明の第２実施形態の第２変形例にかかる光デバイスとしての光変調器を示す図である。第２実施形態の第２変形例にかかる光デバイスとしての光変調器の作用効果を説明するための図である。第２実施形態の第２変形例にかかる光変調器構成における信号光波長に応じたバイアスシフトの変動量について示す図である。本発明の第２実施形態の第３変形例にかかる光デバイスとしての光変調器を示す図である。従来の光デバイスを示す図である。バイアスシフトを有する出力信号光とモニタ光との位相関係の例を示す図である。０次モードのほかに高次モードが混入することについて説明するための図である。

１入力導波路
２分岐合流導波路
２ａ第１接続部
２ｂアーム導波路
２ｃ第２接続部
５出力光導波路
５ａ第１湾曲領域
５ｂ狭幅領域
６，６′ モニタ用光導波路
６ａ狭幅領域
６ｂ幅保持領域
６ｃ第２湾曲領域
７光変調用光導波路
１０光導波路
１１電極
１３反射溝
３０光デバイス
３１光導波路デバイス
３２電圧信号発生部
３２ａ変調電気信号発生部
３２ｂバイアス電圧発生部
３３受光部
３４制御部
４０，４０Ａ〜４０Ｃ光変調器（光デバイス）
４１変調用光導波路
４１ａ入力光導波路
４１ｂＭＭＩ
４１ｃアーム導波路
４１ｄＭＭＩ
４２，４２Ｂ出力光導波路
４２ａ狭幅領域
４２ｂ拡幅領域
４３進行波電極
４４ハーフミラー
４５受光部
４６制御部
４７電圧信号発生部
４７ａバイアス電圧発生部
４７ｂ変調電気信号発生部
４９Ａ溝
９１基板
９１ａ出射端面
１００光変調器
１０１入力導波路
１０２ＭＭＩ
１０３アーム導波路
１０４ＭＭＩ
１０５出力光導波路
１０６モニタ用光導波路
１１０ＭＺ型光導波路
１１１電極
１１３反射溝
１２１受光部
１２２電圧信号発生部
１２３変調電気信号発生部
１２４バイアス電圧発生部
１２５制御部
１９１基板
２００光変調器
２１０ＭＺ型光導波路
２１０ａ出射端面
２３１ハーフミラー

Claims

電気光学効果を有する基板をそなえるとともに、
該基板に入力される光についての光変調用光導波路と、該変調用光導波路の下流側箇所を分岐して接続される出力光導波路および該変調用光導波路での光変調動作をモニタするための光であって０次モード光以外の高次モード光をカットオフした該０次モード光を導波するモニタ用光導波路と、をそなえてなる光導波路が該基板の表層部に形成され、
該モニタ用光導波路の下流側において、該光導波路を伝搬する光を反射させる反射部をそなえ、かつ、該反射部における該モニタ用光導波路を伝搬する該０次モード光を反射させる第１の反射面の幅を、該モニタ用光導波路による光伝搬方向についての切り出し幅と実質的に同等としたことを特徴とする光デバイス。
該反射部は、該高次モード光を反射させる第２の反射面を、該第１の反射面の外側にそなえたことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
該出力光導波路が、該変調用光導波路に接続される箇所から所定の湾曲角で湾曲する形状を有する第１湾曲領域を含んで構成されるとともに、
該モニタ用光導波路が、該反射部よりも光伝搬方向の上流側であって、該変調用光導波路に接続される箇所を含む領域を前記第１湾曲領域の湾曲角に対応した角度で湾曲させる第２湾曲領域を含んで構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
該変調用光導波路を伝搬する光に光変調用の電圧を印加する電極と、
該電極に印加する電圧信号を発生する電圧信号発生部と、
該モニタ用光導波路を伝搬してきた光を受光する受光部と、
該受光部で受光した光のモニタ結果に基づいて、該電圧信号発生部で発生する電圧信号を制御する制御部をそなえたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光デバイス。