WO2005096077A1

WO2005096077A1 - 進行波型光変調器及びその調整方法

Info

Publication number: WO2005096077A1
Application number: PCT/JP2005/006039
Authority: WO
Inventors: Ryo Shimizu; Taishi Maruyama; Tohru Sugamata
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2005-10-13
Also published as: EP1742097A1; US7558444B2; JPWO2005096077A1; JP4828412B2; EP1742097A4; US20080240644A1

Abstract

　駆動用ドライバを利用して光変調器を駆動する際のジッターの発生を抑制した進行波型光変調器及びその調整方法を提供することであり、特に、駆動用ドライバと進行波型光変調器との組合わせの自由度を拡大し、組合わせた後でもジッターを効果的に抑制可能な進行波型光変調器及びその調整方法を提供することを目的とする。　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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器において、前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、該駆動用ドライバの利得の周波数特性（ａ）を補正するように、該進行波型光変調器の電気／光変換応答の周波数特性（ｂ）が調整されていることを特徴とする。好ましくは、電気／光変換応答の周波数特性の調整は、変調用電極に係るインピーダンス値又は終端抵抗のインピーダンス値の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする。

Description

進行波型光変調器及びその調整方法

技術分野

[0001] 本発明は、進行波型光変調器及びその調整方法に関し、特に、進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを該進行波型光変調器に接続する場合の進行波型光変調器及びその調整方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、光変調器を評価する際に、光変調器を駆動した場合に得られる光信号の時間的揺らぎを示すジッターと呼ばれる特性が、注目されて、る。

ジッターとは、光信号の時間的揺らぎを示す指標であり、図 1に示すように、光アイパターン波形を積算し、信号のクロスする場所の幅として定義される。

[0003] 光変調器を駆動した場合に得られる光信号のジッターを改善するためには、光変調器ゃ該光変調器を駆動制御する駆動用ドライバに対し、以下の特性改善が必要となる。

(1)駆動用ドライバ

入力した電気信号が劣化なく増幅されるよう利得が、低周波域力高周波域までフラットな周波数特性とする。

(2)光変調器

入力した電気信号が劣化なく光信号に変換されるよう、電気 Z光変換応答の周波数が低周波域力高周波域までフラットな周波数特性とする。

[0004] 上記のように、駆動用ドライバと光変調器における周波数特性が、無限にフラット（周波数依存性が無い状態)である場合には、上述したジッターは発生しないが、実際には、駆動用ドライバも光変調器も共に、低周波域での周波数特性がフラットでなかつたり、高周波域の周波数特性は右肩下がりに劣化する傾向にあるため、ジッターが発生する。特に、近年では、伝送速度が 40Gbpsを超える進行波型光変調器も利用されており、このジッターの発生は重要な問題となっている。

[0005] ジッターを改善するには、駆動用ドライバ及び光変調器の個々の特性改善が必要であるが、それぞれの特性を改善し、各周波数特性をフラットにすることは大変困難である。

例えば、駆動用ドライバは設計の段階で、周波数特性が決まってしまうため、駆動用ドライバの製造途中や製造後に周波数特性を改善することは難しい。

[0006] 以下の特許文献 1に示すように、光変調器の変調用電極の終端部のインピーダンスを調整することにより、光変調器の周波数特性を改善することは可能であるが、 40 Gbps伝送を可能とする高周波領域まで周波数特性をフラットにすることは困難である。

また、特許文献 1に開示されている終端部のインピーダンスの調整のみでは、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性の内、調整すべき周波数を変更することが困難であった。

特許文献 1：特許第 3088988号公報

[0007] しかも、駆動用ドライバ及び光変調器の各単体での周波数特性が良好な場合でも、両者を組み合わせるとジッターが劣化することも多ぐ駆動用ドライバと光変調器との相'性も問題となってヽる。

このため、ジッターが小さく良好な光伝送特性を得るためには、使用する駆動用ドラィバに組み合わせる光変調器の選択や、使用する光変調器に組み合わせる駆動用ドライバの選択など、煩雑な作業が必要とされて、る。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 本発明が解決しょうとする課題は、上述したような問題を解決し、駆動用ドライバを利用して光変調器を駆動する際のジッターの発生を抑制した進行波型光変調器及びその調整方法を提供することであり、特に、駆動用ドライバと進行波型光変調器との組合わせの自由度を拡大し、組合わせた後でもジッターを効果的に抑制可能な進行波型光変調器及びその調整方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0009] 上記課題を解決するために、請求項 1に係る発明は、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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器にお!、て、前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 z光変換応答の周波数特性が調整されてヽることを特徴とする。

[0010] また、請求項 2に係る発明は、請求項 1に記載の進行波型光変調器において、該進行波型光変調器が終端抵抗を有しており、該電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、該変調用電極に係るインピーダンス値又は該終端抵抗のインピーダンス値の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする。

[0011] また、請求項 3に係る発明は、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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器にお!、て、特定の周波数における前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 z光変換応答の周波数特性が調整されてヽることを特徴とする。

[0012] また、請求項 4に係る発明は、請求項 3に記載の進行波型光変調器において、特定の周波数における電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、変調用電極に係る電極長又は該変調用電極に印加されるマイクロ波の実効屈折率の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする。

[0013] また、請求項 5に係る発明は、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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器の調整方法において、前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を調整することを特徴とする。

[0014] また、請求項 6に係る発明は、請求項 5に記載の進行波型光変調器の調整方法において、該進行波型光変調器が終端抵抗を有しており、該電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、該変調用電極に係るインピーダンス値又は該終端抵抗のインピ一ダンス値の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする。 [0015] また、請求項 7に係る発明は、請求項 6に記載の進行波型光変調器の調整方法において、該駆動用ドライバの高周波数領域における利得が上昇する周波数特性を有する場合には、該変調電極より該終端抵抗のインピーダンス値を高く調整し、該利得が下降する周波数特性を有する場合には、該変調電極より該終端抵抗のインピーダンス値を低く調整することを特徴とする。

[0016] また、請求項 8に係る発明は、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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器の調整方法にぉ、て、特定の周波数における前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z 光変換応答の周波数特性を調整することを特徴とする。

[0017] また、請求項 9に係る発明は、請求項 8に記載の進行波型光変調器の調整方法において、特定の周波数における電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、変調用電極に係る電極長又は該変調用電極に印加されるマイクロ波の実効屈折率の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする。

[0018] また、請求項 10に係る発明は、請求項 9に記載の進行波型光変調器の調整方法において、該特定の周波数を低周波数側にシフトさせる場合には、電極長をより長く又は実行屈折率をより大きくし、該特定の周波数を高周波数側にシフトさせる場合には、電極長をより短く又は実効屈折率をより小さくすることを特徴とする。

[0019] また、請求項 11に係る発明は、請求項 5乃至 10のいずれかに記載の進行波型光変調器の調整方法において、該電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、該駆動用ドライバによる該進行波型光変調器の駆動時に、該駆動用ドライバに入力する電気信号に対して、該進行波型光変調器から出力される光信号の 300kHzから 3GHz の範囲の電気 Z光変換応答の周波数特性をフラット状態に近づける調整であることを特徴とする。

本発明における「フラット状態に近づける」とは、完全にフラットな状態とすることのみを意味するのではなぐ調整前の状態より調整後の状態がよりフラット状態に近いという意味である。発明の効果

[0020] 請求項 1に係る発明によれば、駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されているため、結果として駆動中の進行波型光変調器においては、フラット状の適正な電気 Z光変換応答の周波数特性が得られ、ジッターが少な！/ヽ良好な光伝送特性を実現することが可能となる。

しカゝも、駆動用ドライバ及び進行波型光変調器に対し個々に周波数に係る特性を最適化する必要がないため、駆動用ドライバと進行波型光変調器との組合わせの自由度を拡大することができる。

[0021] 請求項 2に係る発明によれば、電気 Z光変換応答の周波数特性の調整が、変調用電極に係るインピーダンス値又は終端抵抗のインピーダンス値の少なくとも一方を調整することにより行われるため、駆動用ドライバと光変調器とを組合わせた後でも、容易に電気 Z光変換応答の周波数特性を補正することが可能となる。

[0022] 請求項 3に係る発明によれば、特定の周波数における駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されているため、結果として駆動中の進行波型光変調器においては、フラット状の適正な電気 Z光変換応答の周波数特性が得られ、ジッターが少ない良好な光伝送特性を実現することが可能となる。

[0023] 請求項 4に係る発明によれば、変調用電極に係る電極長又は該変調用電極に印カロされるマイクロ波の実効屈折率の少なくとも一方を調整することにより、特定の周波数における電気 Z光変換応答の周波数特性の調整が可能となるため、駆動用ドライバの周波数特性に対応する補正を行う上で、より適切な電気 Z光変換応答の周波数特性の調整が実現できる。

[0024] 請求項 5に係る発明によれば、駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されているため、駆動用ドライバ及び進行波型光変調器に対し個々に周波数に係る特性を最適化する必要がなぐしかも、駆動用ドライバと進行波型光変調器とを組合わせた後で、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を調整するため、駆動中の進行波型光変調器において、常にフラット状の適正な電気 Z光変換応答の周波数特性を容易に得ることができる。

このため、使用する駆動用ドライバに合わせて進行波型光変調器を設計することなぐしかも使用できる駆動用ドライバと進行波型光変調器との組合わせに係る制限がないため、製造コストを大幅に削減することも可能となる。

[0025] 請求項 6に係る発明によれば、電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、変調用電極に係るインピーダンス値又は終端抵抗のインピーダンス値の少なくとも一方を調整するものであるため、駆動用ドライバと光変調器とを組合わせた後でも、容易に電気 Z光変換応答の周波数特性を補正することが可能となる。

[0026] 請求項 7に係る発明によれば、駆動用ドライバの高周波数領域における利得が上昇あるいは下降する周波数特性を有する場合であっても、該変調電極より該終端抵抗のインピーダンス値を調整することにより、駆動用ドライバと光変調器とを組合わせた後でも、容易に電気 Z光変換応答の周波数特性を補正することが可能となる。

[0027] 請求項 8に係る発明によれば、特定の周波数における駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されているため、駆動用ドライバ及び進行波型光変調器に対し個々に周波数に係る特性を最適化する必要がなぐしかも、駆動用ドライバと進行波型光変調器とを組合わせた後で、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を調整するため、駆動中の進行波型光変調器において、常にフラット状の適正な電気 Z光変換応答の周波数特性を容易に得ることができる。

[0028] 請求項 9に係る発明によれば、変調用電極に係る電極長又は該変調用電極に印カロされるマイクロ波の実効屈折率の少なくとも一方を調整することにより、特定の周波数における電気 z光変換応答の周波数特性の調整が可能となるため、駆動用ドライバの周波数特性に対応する補正を行う上で、より適切な電気 Z光変換応答の周波数特性の調整が実現できる。

[0029] 請求項 10に係る発明によれば、特定の周波数を低周波数側にシフトさせる場合には、電極長をより長く又は実行屈折率をより大きくし、該特定の周波数を高周波数側にシフトさせる場合には、電極長をより短く又は実効屈折率をより小さくすることで、容易に特定の周波数を設定できるため、より適切な電気 Z光変換応答の周波数特性の調整を実現することが可能となる。

[0030] 請求項 11に係る発明によれば、電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、駆動用ドライバによる進行波型光変調器の駆動時に、 300kHzから 3GHzの範囲の電気 Z光変換応答の周波数特性をフラット状態に近づける調整であるため、進行波型光変調器に印加される全ての信号周波数において、電気 Z光変換応答の周波数特性をフラット状態とする必要が無ぐ調整が容易であり、しかも、上記範囲の信号周波数を調整することにより、結果として高速伝送におけるジッターを効率よく抑制することも可能となる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]ジッターを説明するための概略図である。

[図 2]進行波型光変調器の概略を示す斜視図である。

[図 3]駆動用ドライバの利得の周波数特性を示す模式図である。

[図 4]進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性の調整方法を示す概略図である。

[図 5]本発明に係る進行波型光変調器の調整方法の例を示す概略図である。

[図 6]本発明に係る進行波型光変調器の調整方法の他の例を示す概略図である。

[図 7]光アイパターンの測定結果を示す図である。

[図 8]終端抵抗値とジッターとの関係を示すグラフである。

符号の説明

[0032] 1 入射側光ファイバ

2 偏光子 3 光導波路

4 接地電極

5 信号電極

6 高周波ケーブル

7 駆動ドライバ

8 終端抵抗

9 基板

10 出射側光ファイバ

11 電極パッド

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。

本発明は、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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器において、前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されていることを特徴とする進行波型光変調器及びその調整方法である。

[0034] また本発明は、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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器において、前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、特定の周波数における該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されていることを特徴とする進行波型光変調器及びその調整方法である。

[0035] 図 2は、本発明が適用される進行波型光変調器の一実施例を示す概略図である。

基板 9は、電気光学効果を有する基板であり、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、 PLZT (ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）、及び石英系の材料カゝら構成され、具体的には、これら単結晶材料の、 Xカット板、 Yカット板、及び Zカット板力ゝら構成され、特に、光導波路デバイスとして構成されやすぐかつ異方性が大きいという理由から、ニオブ酸リチウム (LN)を用いることが好ま、。

[0036] 光導波路 3は、いわゆるマツハツンダ型光導波路であり、基板 9上に、例えばチタン (Ti)などを堆積させた後、熱拡散させて形成する。また、図 2には示していないが、光導波路 3中を伝搬する光の電極層への吸収を少なくするため、酸化シリコン (SiO )

2 など力もなるノッファ層を、基板 9上に形成することもできる。変調用電極である接地電極 4及び信号電極 5は、金 (Au)などの金属から形成する。また、図 2では、入射光の余分な成分を除去して偏光を揃えるために、偏光子 2を設けて、る。

[0037] 図 2に示す進行波型光変調器を用いた高速光伝送は、以下のようにして行う。

入射光は、入射側光ファイバ 1から入射させ、偏光子 2を通過させた後、光導波路 3 中を 2分割して進行させる。一方、信号電極 5には、駆動ドライバ 7から高周波ケープル 6を通して、マイクロ波帯域の信号成分を含んだ伝送信号を印加する。この伝送信号は、光導波路 3中を進行する導波光の進行方向と同方向の順方向電気信号として、光導波路 3中を進行する導波光に印加される。

[0038] 電気信号の印加により光導波路の屈折率が変化するため、 2分割した光導波路中を進行する導波光の位相がこの屈折率変化に起因して変化する。したがって、分岐した各光導波路 3中を進行してきた導波光は、光導波路 3の終端において再び結合すると、その合成された導波光は互いに干渉し合い、各光導波路 3中を進行してきた導波光の位相差に対応して出射光が変化する。

[0039] 通常、マイクロ波帯域の信号成分を含んだ高速光伝送の場合にお!、ては、駆動用ドライバ 7から信号電極 5に入力する伝送信号が反射されずに効率よく入力されるように、接地電極 4及び信号電極 5のインピーダンス (特性インピーダンス）を、駆動用ドラィバ 7のインピーダンスに整合するように設定する。また、信号電極 5中に入力された伝送信号が信号電極の出力側から反射されないように、図 2に示す進行波型光変調器の出力側には、前記特性インピーダンスと同じ値の抵抗値を有する終端抵抗 8を設置し、インピーダンス整合を取るのが一般的である。

ただし、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を調整する際には、むしろ変調用電極に係るインピーダンスと終端抵抗のインピーダンスとに差を設ける状態も含めて、両者を調整し、変調用電極と終端抵抗との接続部におけるマイクロ波の反射を積極的に活用するものである。

[0040] 駆動用ドライバ 7は、利得の周波数特性が機器により異なり、例えば、図 3に示すように、周波数が高い領域においては利得が上昇するもの（図 3 (a)参照)や、逆に利得が減少するもの（図 3 (b)参照）のように、各種の特性を有するものが存在する。他方、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性は、駆動用ドライバの利得の周波数特性と同様に、各種の周波数依存性を有している。

このため、進行波型光変調器のジッターを改善するために、駆動用ドライバ又は光変調器単体の周波数特性を個々に調整することは非常に困難である。しかしながら、本発明者は、鋭意研究した結果、駆動用ドライバと進行波型光変調器とを組み合わせた場合の周波数特性 (電気 Z光変換応答の周波数特性)をフラット状態に調整することで、このような問題を解消することを見出したものである。

[0041] 進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性は、進行波型光変調器の変調用電極に係るインピーダンス値と終端抵抗のインピーダンス値との関係で、図 4 に示すように、様々な周波数依存性を示す。具体的には、変調用電極に係るインピ一ダンス値を基準として、終端抵抗のインピーダンス値が該基準値より大きくなるに従い、光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性は、周波数の高い領域において低下傾向を示す。逆に、終端抵抗のインピーダンス値が該基準値より小さくなるに従い、光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性は、周波数の高い領域において上昇傾向を示す。

[0042] また、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性にぉ、て、上下方向に変化する周波数帯域は、変調用電極に係る電極長及び該変調用電極に印加されるマイクロ波の実効屈折率により決めることが可能である。

つまり、変化する周波数 fは、次式（1)により簡易的に表現される。

f=c/l(n +η ) · · · · (1)

e m

ここで、 cは光速、 1は変調用電極の電極長（マイクロ波信号が伝搬する電極長）、 n e は光波に対する導波路の屈折率、 n はマイクロ波の実効屈折率である。

したがって、電気 Z光変換応答の周波数特性を上下方向に変化させる周波数帯を周波数方向に変化させるためには、電極長、マイクロ波の実効屈折率、さらには光導波路の屈折率を調整することで実現できる。

[0043] 本発明では、このように進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が可変調整できることを利用し、多様な周波数特性を有する駆動用ドライバのいずれを選択しても、駆動用ドライバと進行波型光変調器とを組み合わせた状態において、該駆動用ドライバの周波数特性を補償するように、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を調整し、結果としてフラットな周波数特性 (電気 Z光変換応答の周波数特性)を実現している。

[0044] 例えば、図 3 (a)や図 5 (a)に示すような、周波数が高い領域において利得が上昇する周波数特性を有する駆動用ドライバを利用する場合には、図 5 (b)のように、周波数が高!、領域にぉヽて電気 Z光変換応答の周波数特性が減少するように、進行波型光変調器を調整する。この調整は、変調用電極に係るインピーダンス値より終端抵抗のインピーダンス値を上げることにより可能である。

その結果、図 5 (a)の特性を有する駆動用ドライバで図 5 (b)の特性を有する進行波型光変調器を駆動することとなり、周波数の高い領域において、駆動用ドライバの周波数特性変化を、光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性の変化が補償することとなり、結果として、図 5 (c)に示すように、駆動中にフラット状態な電気 Z光変換応答の周波数特性を有する進行波型光変調器を実現することが可能となる。

[0045] また、図 3 (b)や図 6 (a)に示すような、周波数が高い領域において利得が減少する周波数特性を有する駆動用ドライバを利用する場合においても、図 5と同様に、図 6 ( b)のように、周波数が高!、領域にぉ、て電気 Z光変換応答の周波数特性が増加するように、進行波型光変調器を調整する。この調整は、変調用電極に係るインピーダンス値より終端抵抗のインピーダンス値を下げることにより可能である。

その結果、図 6 (a)の特性を有する駆動用ドライバで図 6 (b)の特性を有する進行波型光変調器を駆動することとなり、周波数の高い領域において、駆動用ドライバの周波数特性変化を、光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性の変化が補償することとなり、結果として、図 6 (c)に示すように、駆動中にフラット状態な電気 Z光変換応答の周波数特性を有する進行波型光変調器を実現することが可能となる。

[0046] 変調用電極に係るインピーダンス又は終端抵抗のインピーダンスを調整する方法としては、例えば、終端抵抗の抵抗膜をトリミングして抵抗値を変える方法、終端抵抗を形成する回路に可変抵抗を組み込む方法、変調用電極の電極形状をトリミングして変更する方法、電極又は電極間に誘電体を付着あるいは除去する方法、抵抗回路を形成する電極パターンをトリミングする方法など、各種の方法を採用することができる。

[0047] 本発明者は、さらに、駆動用ドライバと進行波型光変調器を組み合わせた場合の周波数特性 (電気 Z光変換応答の周波数特性)と、ジッター発生との関係を詳細に調査研究した結果、周波数が 300kHzから 3GHzの範囲において電気 Z光変換応答の周波数特性をフラット状態に近づけるだけで、高速伝送 (例えば、 lOGbps伝送 )においても、ジッターが効果的に抑制されていることを見出した。特に、フラット状態に近づける上で重要なことは、上記範囲を低周波範囲（例えば、 300kHz〜数 10M Hz程度）と高周波範囲 (数十 MHz〜3GHz程度）とに分け、両者の範囲の特性を比較した場合に、ほぼ同じレベルとなるように調整することである。

[0048] 図 7は、 300kHzから 3GHzの範囲で電気 Z光変換応答の周波数特性を調整した進行波型光変調器に、 lOGbpsの入力信号を印加した場合の光アイパターンを調整前後で測定したものである。

具体的な調整方法を以下に示す。まず、駆動用ドライバ (TGA4953、 TriQuint社製)の利得の周波数特性と進行波型光変調器 (住友大阪セメント社製)の電気 Z光変換応答の周波数特性をそれぞれ光コンポーネントアナライザ (8702D、 Agilent社製）により測定した。次にこの測定を参考に、光変調器に接続した終端抵抗の抵抗値を可変し、 300kHzから 3GHzの範囲で駆動用ドライバと進行波型光変調器の組み合わせの電気 Z光変換応答の周波数特性がほぼフラットになるように調整した。

[0049] 調整前後において、進行波型光変調器に駆動用ドライバを接続し、駆動用ドライバにパルスパターンジェネレータ（MP 1761 B、アンリツ社製）力ら lOGbps (NRZフォ一マット、 2³¹— 1段)の入力信号を印加すると共に、レーザー光を光変調器に入射し、該変調器からの出射光をデジタルサンプリングオシロスコープ（86109B、 Agilent 社製)で観察した。

図 7は、調整前の光変調器の結果であり、ジッター (RMS,平方二乗平均）は、 2. 4psであったが、調整後には、 1. 6psに改善していた。

このこと力、 300kHzから 3GHzの範囲における電気 Z光変換応答の周波数特性の改善が、 lOGbpsの伝送信号の高周波に対しても、ジッターを効果的に抑制していることが理解される。

[0050] さらに、変調用電極や終端抵抗のインピーダンスを可変調整した場合のジッターの変化について説明する。

図 8は、終端抵抗のインピーダンス (抵抗値)を可変調整した場合の例であるが、終端抵抗が 40 Ωを境に、ジッターが劣化しており、ジッターを最小にする最適なインピ一ダンス値があることが理解される。この現象は、他の進行波型光変調器と駆動用ドライバとの組み合わせにおいても、また、変調用電極側のインピーダンスを可変調整した場合でも、同様に発生する。

このため、駆動用ドライバと進行波型光変調器を組み合わせた場合の電気 Z光変換応答の周波数特性をフラット状態に近づける調整を行う代わりに、最小ジッターを与える適正インピーダンス値を選定し調整することも可能である。

[0051] 変調用電極に係るインピーダンスと終端抵抗のインピーダンスとの差は、差が大きいほど、変調用電極と終端抵抗との接続部におけるマイクロ波の反射量が増大する。このため、マイクロ波の反射量が大きくなり過ぎると、進行波型光変調器の光変調効率が低下し、駆動電圧の増加や、進行波型光変調器の電気反射特性 (S11)が劣化する。

これらを避けるためには、上記差の調整範囲は、両者のインピーダンスの一致点の値から ± 20 Ω程度の範囲に制限することが、より好ましい。

[0052] 次に、進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を上下方向に変化させる周波数帯を、周波数方向に変化させる調整方法について説明する。

上記の式（1)でも示したように、電気 Z光変換応答の周波数特性を上下方向に変化させる周波数帯を周波数方向に変化させるためには、電極長、マイクロ波の実効屈折率、さらには光導波路の屈折率を調整することで実現できる。

[0053] 変調用電極の電極長に関しては、電極長を長くすると調整される周波数帯域は低周波数側にシフトし、逆に電極長を短くすると周波数帯域は高周波数側にシフトする予め電極長の異なる数種類の光変調器を用意しておき、駆動用ドライバの周波数特性の補正すべき周波数帯域に対応して、光変調器を選択すると共に、上述した変調用電極に係るインピーダンスと終端抵抗のインピーダンスとの調整を行うことにより

、駆動用ドライバと進行波型光変調器を組み合わせた場合の電気 Z光変換応答の周波数特性をフラット状態に近づける調整が可能となる。

また、一つの光変調器内に複数の電極長を選択可能な電極パターンを形成しておき、変調用電極に結線する際の電極パッドを選択可能としたり、基板上の電極をトリミングしマイクロ波の伝搬経路を変更するなど、電極長が変更可能な光変調器を利用することも可會である。

[0054] マイクロ波の実効屈折率に関しては、実効屈折率を大きくすると調整される周波数帯域は低周波数側にシフトし、逆に実効屈折率を小さくすると周波数帯域は高周波数側にシフトする。

マイクロ波の実効屈折率を変更するには、変調用電極の信号電極の幅を変更する方法、信号電極と接地電極とのギャップを変更する方法、光変調器のバッファ層の厚みを変更する方法など、各種の方法が利用可能である。

これらの方法を利用するには、電極長の変更の場合と同様に、予めマイクロ波の実効屈折率の異なる数種類の光変調器を用意しておき、駆動用ドライバの周波数特性の補正すべき周波数帯域に対応して、光変調器を選択する。また、電極をトリミングして電極の形状を変更する方法や、信号電極と接地電極との間に誘電体を付着又は充填する方法など、進行波型光変調器の製造後に、調整可能とすることもできる。

[0055] また、光波に対する光導波路の屈折率を変更することによつても、電気 Z光変換応答の周波数特性を上下方向に変化させる周波数帯を周波数方向に変化させることが可能であり、光導波路の屈折率は MgOなどを基板にドープすることにより容易に調整ができる。

ただし、導波路の屈折率を変更すると、光波の光路長が変化することとなる。このため、予め光変調器毎に厳密に設定されている光路長が、設計値から外れる原因ともなり、この方法を利用する際には注意が必要である。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば、駆動用ドライバを利用して光変調器を駆動する際のジッターの発生を抑制した進行波型光変調器及びその調整方法が提供可能であり、特に、駆動用ドライバと進行波型光変調器との組合わせの自由度を拡大し、組合わせた後でもジッターを効果的に抑制可能な進行波型光変調器及びその調整方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲

[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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器において、

前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、

該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されていることを特徴とする進行波型光変調^。

[2] 請求項 1に記載の進行波型光変調器にお!、て、該進行波型光変調器が終端抵抗を有しており、該電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、該変調用電極に係るィンピーダンス値又は該終端抵抗のインピーダンス値の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする進行波型光変調器。

[3] 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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器において、

特定の周波数における該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性が調整されていることを特徴とする進行波型光変調器。

[4] 請求項 3に記載の進行波型光変調器において、特定の周波数における電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、変調用電極に係る電極長又は該変調用電極に印加されるマイクロ波の実効屈折率の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする進行波型光変調器。

[5] 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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器の調整方法において、前記進行波型光変調器に、該進行波型光変調器を駆動制御する駆動用ドライバを接続し、

該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を調整することを特徴とする進行波型光変調器の調整方法。

[6] 請求項 5に記載の進行波型光変調器の調整方法において、該進行波型光変調器が終端抵抗を有しており、該電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、該変調用電極に係るインピーダンス値又は該終端抵抗のインピーダンス値の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする進行波型光変調器の調整方法。

[7] 請求項 6に記載の進行波型光変調器の調整方法において、該駆動用ドライバの高周波数領域における利得が上昇する周波数特性を有する場合には、該変調電極より該終端抵抗のインピーダンス値を高く調整し、該利得が下降する周波数特性を有する場合には、該変調電極より該終端抵抗のインピーダンス値を低く調整することを特徴とする進行波型光変調器の調整方法。

[8] 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、該光導波路中を伝搬する光波を変調制御するための変調用電極とを有する進行波型光変調器の調整方法において、

特定の周波数における該駆動用ドライバの利得の周波数特性を補正するように、該進行波型光変調器の電気 Z光変換応答の周波数特性を調整することを特徴とする進行波型光変調器の調整方法。

[9] 請求項 8に記載の進行波型光変調器の調整方法において、特定の周波数における電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、変調用電極に係る電極長又は該変調用電極に印加されるマイクロ波の実効屈折率の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする進行波型光変調器の調整方法。

[10] 請求項 9に記載の進行波型光変調器の調整方法において、該特定の周波数を低周波数側にシフトさせる場合には、電極長をより長く又は実効屈折率をより大きくし、該特定の周波数を高周波数側にシフトさせる場合には、電極長をより短く又は実行屈折率をより小さくすることを特徴とする進行波型光変調器の調整方法。

請求項 5乃至 10のいずれかに記載の進行波型光変調器の調整方法において、該電気 Z光変換応答の周波数特性の調整は、該駆動用ドライバによる該進行波型光変調器の駆動時に、該駆動用ドライバに入力する電気信号に対して、該進行波型光変調器から出力される光信号の 300kHzから 3GHzの範囲の電気 Z光変換応答の周波数特性をフラット状態に近づける調整であることを特徴とする進行波型光変調器の調整方法。