WO2004053574A1

WO2004053574A1 - 光変調器

Info

Publication number: WO2004053574A1
Application number: PCT/JP2002/012824
Authority: WO
Inventors: Masaki Sugiyama; Masaharu Doi
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-06-24
Also published as: JPWO2004053574A1; US20050180694A1; US7058241B2; JP3957217B2

Description

明細書光変 RJS器技術分野

本発明は光通信で用いられる光変調器に関し、特に、光導波路を用いたマッハツェング型の光変調器に関する。背景技術

例えば、ニオブ酸リチウム（L i Nb0₃) やタンタル酸リチウム（L i Ta 0₂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夕一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各種の機能デバイスが形成される。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、分岐干渉型の光導波路構造を有するマッハツエンダ型光変調器が知られている。

図 9は、従来のマッハツエンダ型光変調器の一例を示す構成図であって、 (A) は平面図、（B) は X_X断面図である。

図 9において、従来のマッハツェング型光変調器は、基板 101に形成された入射導波路 11 1、分岐部 112、平行導波路 113A, 1 13B、合波部 1 1 4および出射導波路 115からなる光導波路構造を有し、平行導波路 113A， 113 B上に信号電極 121および接地電極 122を設けたコプレーナ電極を備える。このコプレーナ電極は、例えば Z—カットの結晶基板 101を用いる場合、 Z方向の電界による屈折率変化を利用するために、平行導波路 1 13A, 1 13 Bの真上に信号電極 121および接地電極 122が配置される。具体的には、平行導波路 1 13 A， 1 13 Bの上に各電極 121， 122がそれぞれパターニングされることになるが、平行導波路 113A， 113B中を伝搬する光が信号電極 121および接地電極 122によって吸収されるのを防ぐために、結晶基板 1 01と信号電極 121および接地電極 122との間にバッファ層 102が形成される。このバッファ層 1 0 2としては、例えば、厚さ 0 . 2〜1 111の3 1 0₂ が用いられる。

上記のような従来のマッハツェング型光変調器を高速で駆動する場合は、信号電極 1 2 1の一端を抵抗を介して接地して進行波電極とし、信号電極 1 2 1の他端からマイクロ波等の高周波電気信号 Sを印加する。このとき、信号電極 1 2 1 と接地電極 1 2 2の間で発生する電界 Eによって平行導波路 1 1 3 A， 1 1 3 B の屈折率がそれぞれ + A n _s, — Δ η ^のように変化するため、平行導波路 1 1 3 Α, 1 1 3 Βを伝搬する各光の位相差が変化して、強度変調された信号光が出射導波路 1 1 4から出力されるようになる。

また、電極の断面形状を変化させてマイクロ波の実行屈折率を制御し、光とマィク口波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を得ることなどもできる。さらに、例えば図 1 0に示すように、上記図 9の構成を 2段直列に接続して、前段の信号電極 1 2 1にクロック信号を与え、後段の信号電極 1 2 1 ' 'にデータ信号を与えることで、 R Z (Return to Zero) フォーマット等の変調光を生成できるようにした光変調器も公知である。

しかしながら、上記のような従来のマッハツエンダ型光変調器については、次のような波長チヤープに関する問題点がある。すなわち、従来のマッハツエンダ型光変調器では、信号電極 1 2 1に対する配置の違いによって、各平行導波路 1 1 3 A, 1 1 3 Bに印加される電界 Eの強さが異なるようになるため、信号電極 1 2 1に近い平行導波路 1 1 3 Bの屈折率の変化量（A n _s) の方が、信号電極 1 2 1から遠い平行導波路 1 1 3 Aの屈折率の変化量（A n _G) よりも大きくなる。このため、平行導波路 1 1 3 A， 1 1 3 Bを伝搬する各光の位相変化も絶対値が異なるようになり、信号が「0」から「1」または「1」から「0」に切り替わる時に、変調光の波長変化（波長チヤ一プ）が発生して伝送後の信号波形を劣化させるという問題がある。

波長チヤープを低減するためには、例えば、 X—カットの結晶基板を用いる方法や、 2つの信号電極を各平行導波路上にそれぞれ配置して、マッハツエンダ型光変調器をプッシュプル駆動する方法などがある。

X—カツトの結晶基板を用いる場合は、基板と平行な電界を利用して 2つの平行導波路にそれぞれ + z方向と一 z方向の電界を印加することで、波長チヤープが発生しない変調を行うことが可能になる。しかし、平行導波路を信号電極の直下に配置することができないため、信号電極と導波路の間の距離が長くなり、高い駆動電圧を印加する必要が生じるなどの欠点がある。

また、 2つの信号電極を用いてプッシュプル駆動を行う場合は、高周波電気信号の入力コネクタが 2つ必要になると共に、両方の信号電極に対してデータの反転した電気信号を位相を制御しながら印加することが必要になるため、駆動系の回路構成が複雑化するなどの欠点がある。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、変調光に生じる波長チヤープを低減することのできるマッハツエンダ型の光変調器を提供することを第 1の目的とする。また、所望の波長チヤープが発生した変調光を出力することのできるマッハツヱンダ型の光変調器を提供することを第 2の目的とする。

なお、例えば特開昭 5 3— 9 0 7 4 7号公報には分極反転形光変調器が開示されている。この分極反転形光変調器は、 2次元導波路中に分極方向の反転した領域を帯状に設け、その分極反転領域を平行に挟むように配置した 2つの電極間に電圧を印加することによって、分極反転領域を伝搬する光を変調するものである。このような分極反転形光変調器は、シングルモード、マルチモードの区別なく使用でき、偏光子ゃ検光子が不要で、温度に対する依存性も小さいなどの利点を有する。しかしながら、上記の分極反転形光変調器は、基本的に光導波路構造がマッハツエンダ型とは異なるため、前述したような波長チヤープについての問題を解決するものではなく、その目的が本発明とは相違している。発明の開示

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にマッハツエンダ干渉計の構造を有する光導波路を形成し、該光導波路の分岐部および合波部の間に位置する一対の平行導波路に沿って信号電極および接地電極を設け、その信号電極に電気信号を印加することにより光導波路を伝搬する光の変調を行うマッハツエンダ型の光変調器であって、上記の基板は、一対の平行導波路を伝搬する光と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ついて、一部の領域の分極方向を他の領域の分極方向に対して反転させた分極反転領域を有し、上記の信号電極は、相互作用部の分極反転領域内では一対の平行導波路のうちの一方の平行導波路近傍に配置され、相互作用部の分極反転されていない非反転領域内では他方の平行導波路近傍に配置されることを特徴とする。かかる構成の光変調器では、光導波路に入射された光は分岐部で 2分岐されて一対の平行導波路にそれぞれ送られる。各平行導波路には、信号電極を伝搬する電気信号に応じて信号電極と接地電極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平行導波路の屈折率が変化して、各平行導波路を伝搬する光の位相がそれぞれ変化する。このとき、相互作用部には分極方向が相反する分極反転領域および非反転領域が形成され、一対の平行導波路に対する信号電極の配置が各領域で変えられているので、各平行導波路を伝搬する光の位相変化量の差が打ち消され、合波部で合波される変調光に発生する波長チヤープが低減されるようになる。

上記光変調器の 1つの態様として、分極反転領域は、一対の平行導波路における光の伝搬方向について相互作用部の全長の略 1 / 2倍の長さを有し、光の伝搬方向に垂直な方向について一対の平行導波路を含むことが可能な長さを有するようにしてもよい。これにより、分極反転領域および非反転領域では、絶対値が略等しく符号が反転した位相変調が行われるようになるため、波長チヤ一プが略零の変調光が生成されるようになる。

また、上記光変調器の他の態様として、分極反転領域は、一対の平行導波路における光の伝搬方向について、波長チヤープの要求値に応じて設定される長さを有し、光の伝搬方向に垂直な方向について、一対の平行導波路を含むことが可能な長さを有するようにしてもよい。かかる構成では、適用されるシステムの要求値に応じた波長チヤープが発生した変調光を得ることができるようになる。

この発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連する実施態様についての次の説明で明白になるであろう。図面の簡単な説明

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。図 2は、図 2は、図 1の各部における断面の要部構造を示す図である。

図 3は、上記の第 1実施形態における非反転領域の長さと波長チヤ一プの関係を例示した図である。

図 4は、本発明の第 2実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。図 5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。図 6は、上記の第 3実施形態に関連した他の構成例を示す平面図である。図 7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 8は、上記の各実施形態に関連した応用例の構成を示す平面図である。図 9は、従来のマッハツエンダ型光変調器の構成例を示す図である。

図 1 0は、従来の R Zフォーマットに対応したマッハツェング型光変調器の構成例を示す平面図である。発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明の光変調器を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。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実施形態によるマツ八ツエンダ型光変調器の構成を示す平面図である。また、図 2は、図 1の各部における断面の要部構造を示す図であつて、（A) は X— X断面図、（B ) は Y— Y断面図である。

図 1および図 2において、本実施形態の光変調器は、電気光学効果を有し、分極方向の反転した領域 Rを具備する基板 1と、その基板 1の表面に形成された分岐干渉型の光導波路 1 0と、基板 1の表面にバッファ層 2を介して形成されたコプレーナ電極 2 0とを備えて構成される。

基板 1は、例えば、 Z —カットの L i N b 0 ₃基板等に対して、チタン（T i ) 拡散またはプロトン交換などの公知の処理を施すことで光導波路 1 0を形成した後、光導波路 1 0を伝搬する光 Lとコプレーナ電極 2 0を伝搬する高周波電気信号 Sとが相互に作用する部分（以下、相互作用部とする）のうちの後半部分にあたる領域（図 1および図 2 ( B ) において破線で囲んだ領域） Rの分極方向を他の領域の分極方向に対して反転させたものである。ここでは、相互作用部の分極反転された領域 Rを分極反転領域と呼び、分極反転されていない領域を非反転領域と呼ぶことにする。上記の分極反転領域 Rは、例えば、レジスト等でパ夕 —ニングした後にパルス高電界を印加するなどして形成することが可能である。また、分極反転領域 Rの大きさは、相互作用部の長手方向（光の伝搬方向）の全長を Lとした場合に、光の伝搬方向について約 L Z 2の長さを有し、光の伝搬方向に対して垂直な方向については、 2分岐された平行な 2つの光導波路 1 3 A， 1 3 Bを含むことが可能な長さを有するものとする。

光導波路 1 0は、前述の図 9に示した従来の構成の場合と同様に、入射導波路 1 1、分岐部 1 2、平行導波路 1 3 A， 1 3 B、合波部 1 4および出射導波路 1 5を有し、マッハツェング干渉計を構成する。この光導波路 1 0は、従来と同様にして熱拡散やプロトン交換等の処理を施すことにより、基板 1の一 Z面に形成される。入射導波路 1 1の光入射端（図 1で左側に位置する一端）および出射導波路 1 5の光出射端（図 1で右側に位置する一端）は、それぞれ基板 1の対向する側面に達している。なお、ここでは図 2に示すように、光導波路 1 0の断面形状を矩形としているが、本発明における光導波路の断面形状は上記の一例に限定されるものではない。

コプレーナ電極 2 0は、信号電極 2 1および接地電極 2 2を有する。信号電極 2 1は、例えば図 1に示したように、基板 1の非反転領域において平行導波路 1 3 A上を通り、分極反転領域 Rにおいて平行導波路 1 3 B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 2 2は、信号電極 2 1とは一定の距離を隔てて、基板 1の非反転領域において平行導波路 1 3 B上を通り、分極反転領域 Rにおいて平行導波路 1 3 A上を通るような所要の形状にパターニングされている。上記の信号電極 2 1は、図 1において右上に位置する出力端がここでは図示しないが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 —夕に対応した高周波電気信号 Sが図 1において左下に位置する入力端から印加される。

なお、コプレーナ電極 2 0と基板 1の表面との間に形成されるバッファ層は、光導波路 1 0中を伝搬する光がコプレーナ電極 2 0によって吸収されるのを防ぐためのものであり、具体的には、厚さ 0 . 2〜1 111の3 i〇₂などを用いることが可能である。

次に、第 1実施形態の光変調器の動作について説明する。

本光変調器では、外部から入射導波路 1 1に与えられた連続光が分岐部 12で 2分岐されて各平行導波路 13 A， 1 3Bにそれぞれ送られる。各平行導波路 1 3A, 13Bには、信号電極 21を進行する高周波電気信号 Sに応じて信号電極 21と接地電極 22の間で発生する電界 E (図 2の矢印線）が印加され、この電界 Eによる電気光学効果によって各平行導波路 13 A, 1 3 Bの屈折率が変化する。これにより、各平行導波路 13A， 1 3 B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、相互作用部の長手方向（全長 L) について、非反転領域の長さ L 1 と分極反転領域 Rの長さ L 2とが略等しくなるように、すなわち、理想状態として L 1 == L 2 = L Z 2の関係が成り立つように分極反転領域 Rが形成されていると、平行導波路 1 3 Aを伝搬する光の位相は、次の（1) 式に示す Θ_Αだけ変化し、平行導波路 1 3 Βを伝搬する光の位相は、次の（2) 式に示す 0_Βだけ変化するようになる。

Θ_Α= (+Δη₃) · L 1 + (+An_G) - L 2

=+ (Δη₃ + Δη₀) · L/2 … (1)

0_B= (-Δη_α) · L 1 + (-Δη₃) - L 2

=— (Δη₃ + Δη₀) · L/2 … (2)

ただし、 An_sは信号電極 2 1の下に位置する平行導波路の屈折率変化量であり、 Δ n Gは接地電極 22の下に位置する平行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、各平行導波路 1 3A， 1 3 Bを伝搬する各々の光の位相は、非反転領域において（+An_s) * L l, (— △ n_G) · L 1だけそれぞれ変化し、分極反転領域 Rにおいて（+An_G) · L 2，

(-Δη₃) - L 2だけそれぞれ変化する。従って、各平行導波路 1 3A， 1 3 Bを通って合波部 14に到達する各々の光の位相は、 + (Δη₃ + Δη₀) - L/ 2, ― (Δη₃ + Δη₀) · LZ 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、従来、 Ζ—カットの基板を用いたマッハツェング型光変調器において変調光に発生していた波長チヤ一プを略零にすることができる。

図 3は、非反転領域（または分極反転領域 R) の長さと発生する波長チヤープとの関係を例示した図である。ただし、ここでは相互作用部の全長 L (= L 1 + L 2 ) に対する非反転領域の長さ L 1の割合を横軸にとり、発生する波長チヤ一プを示すひパラメ一夕の値を縦軸にとっている。図 3より、 L 1 /L = 0 . 5のとき、すなわち、非反転領域の長さ L 1と分極反転領域 Rの長さ L 2が等しくなる場合に、パラメ一夕の値が 0となって波長チヤープの発生がなくなつていることが分かる。

上記のように第 1実施形態によれば、 Z—カツトの基板を用いたマッハツエンダ型光変調器について、相互作用部の後半部分に分極反転領域 Rを設け、その分極反転領域 Rに応じて信号電極 2 1および接地電極 2 2をパターニングするようにしたことで、従来のプッシュプル駆動のように 2つの信号電極に高周波電気信号を印加することなく、 1つの信号電極に対して高周波電気信号を印加するだけでも、波長チヤープの発生を略零にした光変調器を実現することが可能になる。また、本光変調器は、 Z—カットの基板を用いることにより信号電極 2 1の直下に光導波路を配置できるため、従来の X—カツトの基板を用いて波長チヤープの発生を抑えた光変調器に比べて駆動電圧を低くすることが可能である。

なお、上記の第 1実施形態では、相互作用部の後半部分に分極反転領域 Rを形成するようにしたが、分極反転領域 Rを相互作用部の前半部分に設けるようにしてもよい。

また、非反転領域では平行導波路 1 3 A上に信号電極 2 1を配置し、分極反転領域 Rでは平行導波路 1 3 B上に信号電極 2 1を配置するようにしたが、非反転領域および分極反転領域 Rにおける信号電極 2 1の配置を上記とは逆にすることも勿論可能である。

さらに、非反転領域の長さ L 1と分極反転領域 Rの長さ L 2とが略等しくなるようにして波長チヤ一プの発生をなくすようにしたが、例えば、分極反転領域 R の電気光学定数が非反転領域の電気光学定数と異なる場合は、その差に応じて反転領域の長さ L 2を調節して波長チヤープの発生が抑えられるようにすればよい。次に、本発明の第 2実施形態について説明する。上記の第 1実施形態では、マッハツエンダ型光変調器で発生する波長チヤープを略零にすることを目標として分極反転領域 Rの長さを設計するようにした。しかし、本光変調器が適用されるシステムによっては、波長チヤープの要求値が零でない場合もある。そこで、第 2実施形態では、上記のような場合に対応した光変調器について説明する。

図 4は、第 2実施形態のマッハツエンダ型光変調器の構成を示す平面図である。図 4において、本マッハツエンダ型光変調器の構成が、前述の図 1に示した第 1実施形態の場合の構成と異なる点は、基板 1に形成される分極反転領域 Rの光の伝搬方向についての長さ L 2を、システムで要求される波長チヤープの値に応じて変更すると共に、その分極反転領域 Rの変更に対応して信号電極 2 1および接地電極 2 2のパターンを変更した点である。上記以外の他の構成は、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。

前述の図 3に例示したように、相互作用部の長手方向の全長 Lに対する非反転領域の長さ L 1または分極反転領域 Rの長さ L 2の割合を変えることによって、変調光に発生する波長チヤープ（ひパラメ一夕）の値が変化することが分かる (図 3の例では _ 0 . 7〜十 0 . 7の変化範囲）。そこで、本実施形態では、波長チヤ一プの要求値に対応した L 1 / Lまたは L 2 /Lの割合を求め、その値に従って基板 1の所要の部分（図 4では出射側の部分）に分極反転領域 Rを形成し、また、この分極反転領域 Rの配置に対応させて、信号電極 2 1が非反転領域では平行導波路 1 3 A上に位置し、分極反転領域 Rでは平行導波路 1 3 B上に位置するようにコプレーナ電極 2 0をパターニングする。これにより、本光変調器では、システムの要求値に略一致する波長チヤープの発生した変調光が出射導波路 1 5 から出射されるようになる。

このように第 2実施形態によれば、 Z—カツトの基板 1を用いたマッハツエンダ型光変調器により、所望の値の波長チヤープが発生した変調光を容易に得ることが可能になる。

なお、上記の第 2実施形態では、分極反転領域 Rの長さ L 2を非反転領域の長さ L 1よりも短くした一例を図 4に示したが、分極反転領域 Rの長さ L 2を非反転領域の長さ L 1よりも長くして、波長チヤープの要求値を実現することも勿論可能である。

次に、本発明の第 3実施形態について説明する。

図 5は、第 3実施形態のマツハツヱンダ型光変調器の構成を示す平面図である。図 5において、本マッハツェング型光変調器の構成が前述の図 1に示した第 1 実施形態の場合の構成と異なる点は、基板 1における相互作用部の長手方向の中央部分に分極反転領域 Rを形成することによって、その分極反転領域 Rの前後

(図 5で左側および右側）に非反転領域がそれぞれ配置されるようにし、また、上記分極反転領域 Rの配置に対応させて、信号電極 2 1が非反転領域では平行導波路 1 3 A上に位置し、分極反転領域 Rでは平行導波路 1 3 B上に位置するようにコプレーナ電極 2 0のパターンを変更した点である。上記以外の他の構成は、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。

一般に、コプレーナ線路に与えられる電気信号の伝搬損失は、その周波数が高くなるほど増大することが知られている。このため、コプレーナ電極 2 0の信号電極 2 1に高周波電気信号 Sを与えて本光変調器をより高速で駆動する場合には、高周波電気信号 Sが信号電極 2 1を進行するにつれて強度が減衰し、平行導波路 1 3 A, 1 3 Bを伝搬する各光との相互作用の状態が入射側と出射側とでは相違するようになる。従って、前述した第 1実施形態の場合のように、非反転領域および分極反転領域 Rの長さを略等しく設定して、その一方を入射側に配置し他方を出力側に配置した構成では、非反転領域における光の位相変化と分極反転領域 Rにおける光の位相変化とに差が生じ、波長チヤープの発生を抑えることが難しくなつてしまう可能性がある。

これに対して本実施形態のように相互作用部の中央部分に長さが L Z 2の分極反転領域 Rを形成することによって、相互作用部の前半と後半のそれぞれで位相差の絶対値が補正されるようになる。これにより、コプレーナ線路 2 0の伝搬損失が大きくなるような駆動状態であつて、波長チヤープの発生を確実に抑えることが可能になる。

なお、上記の第 3実施形態では、分極反転領域 Rを相互作用部の中央に形成するようにしたが、例えば図 6に示すように、相互作用部の入射側および出射側に長さが L / 4の分極反転領域 R 1 , R 2をそれぞれ形成し、相互作用部の中央部分を長さ L Z 2の非反転領域となるような構成としても、上記の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、ここでは相互作用部の前半と後半の 2箇所で位相差の補正を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、相互作用部の長手方向に非反転領域および分極反転領域の組み合わせを 3つ以上順番に並べて配置し、位相差の補正を 3箇所以上で行うようにしてもよい。このような構成とすれば、波長チヤープの発生をより確実に抑えることが可能になる。

次に、本発明の第 4実施形態について説明する。

図 7は、第 4実施形態のマッハツエンダ型光変調器の構成を示す平面図である。図 7において、本実施形態のマッハツェング型光変調器は、例えば、前述の図 5に示した第 3実施形態の構成を 2段直列に接続して 1つの光変調器を構成したものである。この光変調器に対しては、例えば、前段の信号電極 2 1に印加する高周波電気信号 Sとしてクロック信号を使用し、後段の信号電極 2 1 ' に印加する高周波電気信号 S ' としてデータ信号を使用することにより、 R Zフォーマツト等に従って変調された光信号が生成されるようになる。これにより、波長チヤ —プの発生を抑えた R Z形式の光信号を Z—カツ卜のマッハツエンダ型光変調器によって容易に得ることが可能になる。

なお、上記の第 4実施形態では、図 5に示した構成が 2段直列に接続される一例を説明したが、図 1、図 4または図 6に示した構成についても同様にして 2段構成とすることが可能である。また、 2段構成のマッハツェング型光変調器により生成される光信号の符号形式として R Zフォーマツ卜を例示したが、本発明の光変調器によって得られる変調光の符号形式は上記の一例に限られるものではない。

さらに、上述の第 1〜第.4実施形態では、コプレーナ電極 2 0に高周波電気信号を与えてマツ八ツエンダ型光変調器の高速駆動を行う場合を説明したが、例えば図 8に示すように、コプレーナ電極 2 0とは別に、所要のバイアス電圧 V _Bを基板 1に与える電極 2 3を設け、バイアス電圧 V_Bを調整することで動作点のドリフ卜の補償を行うようにした構成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、上述した相互作用部の全長 Lは、平行導波路 1 3 A， 1 3 Bを伝搬する光とコプレーナ電極 2 0の信号電極 2 1を伝搬する高周波電気信号 Sとが相互作用する部分の長さに相当するものであって、バイアス電圧 V_Bが印加される電極 2 3までを含んだ長さとは相違する。産業上の利用可能性

本発明は、マッハツエンダ型光変調器をプッシュプル駆動することなく、かつ、 X—カツ卜の基板を用いる方式に比べて低い駆動電圧によって、波長チヤープの低減を図った光信号、または、所望の波長チヤープを有する光信号を生成することができる光変調器を提供すること可能であるため、産業上の利用可能性が大である。

Claims

請求の範囲

1 . 電気光学効果を有する基板にマツ八ツエンダ干渉計の構造を有する光導波路を形成し、該光導波路の分岐部および合波部の間に位置する一対の平行導波路に沿って信号電極および接地電極を設け、前記信号電極に電気信号を印加することにより前記光導波路を伝搬する光の変調を行うマッハツエンダ型の光変調器であって、

前記基板は、前記一対の平行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ついて、一部の領域の分極方向を他の領域の分極方向に対して反転させた分極反転領域を有し、

前記信号電極は、前記相互作用部の分極反転領域内では前記一対の平行導波路のうちの一方の平行導波路近傍に配置され、前記相互作用部の分極反転されていない非反転領域内では他方の平行導波路近傍に配置されることを特徴とする光変調器。

2 . 請求項 1に記載の光変調器であって、

前記分極反転領域は、前記一対の平行導波路における光の伝搬方向について、前記相互作用部の全長の略 1 Z 2倍の長さを有し、前記光の伝搬方向に垂直な方向について、前記一対の平行導波路を含むことが可能な長さを有することを特徴とする光変調器。

3 . 請求項 2に記載の光変調器であって、

前記分極反転領域は、前記一対の平行導波路における光の伝搬方向についての中心位置が、前記相互作用部の光の伝搬方向についての中心位置に略一致することを特徴とする光変調器。

. 請求項 2に記載の光変調器であつて、

前記分極反転領域は、複数の小領域に分けて前記相互作用部に配置され、該複数の小領域の光の伝搬方向についての長さの和が前記相互作用部の全長の略 1 / 2倍となることを特徴とする光変調器。

5 . 請求項 4に記載の光変調器であつて、

前記分極反転領域の複数の小領域は、前記相互作用部の光の伝搬方向についての中心を軸として対称な位置に配置されることを特徴とする光変調器。

6 . 請求項 1に記載の光変調器であって、

前記分極反転領域は、前記一対の平行導波路における光の伝搬方向について、波長チヤープの要求値に応じて設定される長さを有し、前記光の伝搬方向に垂直な方向について、前記一対の平行導波路を含むことが可能な長さを有することを特徴とする光変調器。

7 . 請求項 6に記載の光変調器であつて、

前記分極反転領域は、複数の小領域に分けて前記相互作用部に配置され、該複数の小領域の光の伝搬方向についての長さの和が前記波長チヤープの要求値に応じた値となることを特徴とする光変調器。

8 . 請求項 1に記載の光変調器を 1つの単位構成として、複数の単位構成を直列に接続して構成したことを特徴とする光変調器。

9 . 請求項 1に記載の光変調器であって、

前記基板に対してバイアス電圧に応じた電界を与えるためのバイアス電極を有し、前記信号電極に.は、変調データに従って変化する高周波電気信号が印加されることを特徴とする光変調器。

1 0 . 請求項 1に記載の光変調器であって、

前記信号電極および前記接地電極は、前記基板の表面にバッファ層を介して設けられることを特徴とする光変調器。

1 1 . 請求項 1に記載の光変調器であって、

前記基板は、 Z—カツ卜のニオブ酸リチウム基板であることを特徴とする光変

1 2 . 請求項 1 1に記載の光変調器であって、

前記光導波路は、前記基板の— Z面に形成されることを特徴とする光変調器。