WO2006100719A1 - 光デバイス - Google Patents

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WO2006100719A1
WO2006100719A1 PCT/JP2005/004954 JP2005004954W WO2006100719A1 WO 2006100719 A1 WO2006100719 A1 WO 2006100719A1 JP 2005004954 W JP2005004954 W JP 2005004954W WO 2006100719 A1 WO2006100719 A1 WO 2006100719A1
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branching
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branching ratio
ratio
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PCT/JP2005/004954
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Inventor
Masaharu Doi
Original Assignee
Fujitsu Limited
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
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    • G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference in an optical waveguide structure
    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/25—Frequency chirping of an optical modulator; Arrangements or methods for the pre-set or tuning thereof

Definitions

  • the present invention relates to an optical device, and more particularly to an optical device capable of selecting different wavelength chip amounts.
  • LiNbO lithium niobate
  • Lithium niobate (LN)] crystal Lithium niobate (LN)] crystal, LiTaO (lithium tantalate (LT)) crystal, etc.
  • Fig. 11A is a schematic plan view showing a configuration of an optical modulator (Z-cut modulator) using a conventional Z-cut substrate
  • Fig. 11B is a cross-sectional view taken along the line A-A in Fig. 11A
  • Fig. 12A is a conventional one
  • 12B is a schematic plan view showing the configuration of an optical modulator using an X-cut substrate (X-cut modulator)
  • FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 12A.
  • the Z-cut modulator is formed on the Z-cut substrate 100 by, for example, an incident waveguide 101, an incident-side Y-branch waveguide 102, parallel waveguides 103A and 103B, and an exit-side Y-branch waveguide 104. And an output waveguide 105, and a signal electrode 106 and a ground electrode 107.
  • Such a Z-cut modulator is formed by forming a metal film on a part of a crystal substrate and thermally diffusing it, or patterning the metal film and then exchanging protons in benzoic acid. After the wave paths 101, 102, 103A, 103B, 104, 105 are formed, an electrode is provided in the vicinity of the parallel waveguides 103A, 103B.
  • the Z-cut modulator uses the change in the refractive index due to the electric field in the Z direction, it is arranged so that parts of the electrodes 106 and 108 are located directly above the parallel waveguides 103A and 103B as shown in Fig. 11B. Is done.
  • the X-cut modulator also has an X-cut substrate 10 (for example, as shown in FIG. 12A.
  • an incident waveguide 101 an incident side Y-branch waveguide (branch part) 102, parallel waveguides 103A and 103B, an exit side Y-branch waveguide (combining part) 104, and an exit waveguide 105 are provided.
  • Force formed by electrode 106 and grounding electrodes 107, 108 in order to use the change in refractive index due to the electric field in the Z direction, as shown in Fig. 12B, between signal electrode 106 and each ground electrode 107, 108. Are arranged so that the parallel waveguides 103A and 103B are positioned respectively.
  • the substrate 100 (10 () and the signal electrode 106, the ground electrodes 107, 1 08 is usually used.
  • a dielectric layer (buffer layer) 109 is provided as shown in Fig. 11B and Fig. 12B
  • the buffer layer 109 for example, 310 having a thickness of 0.2-1-1.0111 is used.
  • a na: A nb — It is known that modulated light with wavelength chirp ⁇ 0 can be obtained because of 1: 1. Therefore, ⁇ -cut modulators are often used for long-distance optical transmission, and X-cut modulators are often used for relatively short-distance optical transmission.
  • Patent Document 1 As a conventional technique of the optical modulator, there is a technique proposed by the following Patent Document 1, and as a conventional technique using the optical modulator, there is a technique proposed by the following Patent Document 2.
  • Patent Document 1 is a radiation modulator suitable for an optical modulator suitable for use in an optical communication system. Therefore, the optical modulator of Patent Document 1 has a combined waveguide (3dB) force bra with two straight lines. It has two input waveguides to which the propagation light of the waveguide force is input, a waveguide coupling part, and two output waveguides, and the width of the input side of the waveguide coupling part is that of the two input waveguides. The width of the output side of the waveguide coupling part wider than the width is configured to be wider than the width of the two output waveguides. As a result, the generation of radiation mode light on the incident side and the emission side with respect to the waveguide coupling portion can be suppressed, and the performance as a device can be improved.
  • 3dB combined waveguide
  • Patent Document 2 is a stable optical transmission that is less susceptible to group velocity dispersion when the network scale is expanded because the tolerance to the group velocity dispersion of the optical fiber is high and the reception sensitivity degradation is small.
  • an optical clock pulse synchronized with the signal bit rate is generated at a constant duty ratio, and a light source section capable of variably setting the optical clock pulse duty ratio, Set the relative optical phase difference between the optical clock pulses in adjacent time slots to an odd multiple of ⁇ , and transmit the optical signal from the code section that encodes the optical clock pulse using the electrical signal synchronized with the optical clock pulse. Constitutes the vessel.
  • the duty ratio of the optical clock pulse is variable and the duty ratio is variable, the duty ratio can be set to an appropriate value to achieve both high dispersion tolerance and small reception sensitivity degradation.
  • the relative optical phase difference between optical clock pulses in adjacent time slots is set to an odd multiple of ⁇ or in the vicinity thereof, high dispersion resistance can be kept stable.
  • a stable optical light transmitter can be configured, which is suitable for constructing a larger-scale network.
  • Non-Patent Document 1 for example, in a 1-input 1-output optical modulator having the same basic structure as the optical modulator described above with reference to FIGS. 11A and 12A.
  • DC direct current
  • the present invention has been devised in view of such a problem, and an object thereof is to easily obtain output light having different wavelength chirp amounts.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-329986
  • Patent Document 2 JP 2001-339346 A
  • Non-Patent Document 1 AVANEX corporation, "Single-Drive LiNb03 Mach- Zehnder Modulator With Widely DC Tunable Chirp", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.15, pp.1534— 1536 (2003).
  • an optical device of the present invention comprises:
  • a branching unit that branches incident light at a first branching ratio, a phase adjustment unit that adjusts the phase relationship of each light branched by the branching unit, and each light after phase adjustment by the phase adjustment unit
  • a branching unit that splits at a second branching ratio, and at least one of the first branching ratio and the second branching ratio is preset to a branching ratio other than 1: 1. It is characterized by this.
  • the first branching ratio is p: l—p (p is a real number satisfying 0 ⁇ ⁇ 1)
  • the second branching ratio is q: 1-q (q is 0 ⁇ q ⁇ 1)
  • the wavelength chirp amount a expressed by the following equation (3) when one output light from the multiplexing branch is a
  • the other output light has a wavelength chirp amount ⁇ represented by the following equation (4).
  • the optical device of the present invention may further include an output light selection unit that selects output light of the multiplexing branching unit when the second branching ratio is other than 1: 1. .
  • the optical device of the present invention may further include an input light selection unit that selects the input light of the branching unit when the first branching ratio is other than 1: 1.
  • the first branching ratio may be set to 1: 1
  • the second branching ratio may be set to 2: 1.
  • the first branching ratio is set to 1: 1
  • the second branching ratio is set to 2: 1
  • the modulation efficiency is set to 2: 1. It may be.
  • first branching ratio may be set to 2: 1
  • second branching ratio may be set to 1: 1.
  • the first branching ratio is set to 2: 1
  • the second branching ratio is set to 1: 1
  • the modulation efficiency is set to 2: 1. Good.
  • the optical device of the present invention includes a branching ratio adjustment that finely adjusts the branching ratio at the branching section or the combining branching section set in advance to a branching ratio other than the above 1: 1 by a DC voltage. You may have more departments.
  • the branching ratio may be other than 1: 1.
  • an optical device capable of appropriately selecting output light of different wavelength chirp amounts can be obtained with a wide range of variable DC voltage. It can be realized without requiring.
  • branching ratio can be finely adjusted with the DC voltage by the branching ratio adjusting unit, it is possible to finely adjust the required wavelength chirp amount with the minimum necessary DC voltage variable width. is there.
  • branching ratio of the branching part of the input part is other than 1: 1, two output lights with different wavelength chirp amounts can be obtained by changing the input port.
  • an optical device that can appropriately select output light of different wavelength chirp amounts can be obtained without requiring a wide DC voltage variable width. It can also be realized.
  • the branching ratio of the branching section can be finely adjusted with the DC voltage by the branching ratio adjusting section, so that the necessary wavelength chirp amount can be finely adjusted with the minimum necessary DC voltage variable width. Is possible.
  • one modulator has two wavelength group values
  • two types of modulators can be manufactured with a single chip, so that the cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a Matsuhazu type optical modulator as an optical device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the optical modulator shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration for explaining a specific example of the optical modulator shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the optical modulator shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the optical modulator shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing a configuration in which a 2 ⁇ 1 switch is provided at the output of the optical modulator shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a first modification of the optical modulator shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operation (fine adjustment of the branching ratio) of the optical modulator shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing a second modification of the optical modulator shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the optical modulator shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the optical modulator shown in FIG.
  • FIG. 11A is a schematic plan view showing a configuration of a conventional optical modulator (Z-cut modulator).
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 11A.
  • FIG. 12A is a schematic plan view showing a configuration of a conventional optical modulator (X-cut modulator).
  • FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 12A.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional wavelength chirp amount variable technique.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a Mach-Zehnder type optical modulator as an optical device according to an embodiment of the present invention.
  • the optical modulator (Z-cut modulator) shown in FIG. 1 is an LN crystal.
  • a crystal that has an electro-optic effect, such as an LT crystal, is cut in the Z-axis direction of the crystal orientation (Z-cut substrate) 1, and two incident waveguides 2—1, 2—2 (input port # 1, # 2), two intensity-modulating parallel waveguides 4A and 4B, which are the interaction region of electricity and light, the incident side 2 X 2 force bra (cross waveguide) 3 and the emission side 2 X 2 force bra (crossing waveguide) 5 and two output waveguides 6–1, 6–2 (output ports # 3, # 4) are provided.
  • the signal electrode 7 and the ground electrodes 8 and 9 are patterned as described above with reference to FIGS. 11A and 11B.
  • Such a Z-cut modulator also forms a metal film on a part of the substrate 1 and thermally diffuses it, or after patterning the metal film, proton exchange is performed in benzoic acid.
  • the electrodes 7, 9 are directly above the parallel waveguides 4A and 4B as described above with reference to FIG. 11B.
  • the incident side 2 X 2 coupler (branch unit) 3 has two input ports 3-1, 3-2 and two output ports 3-3, 3-4, and each input port 3-1, 3-2 are connected to (communicated with) the incident waveguides 2-1, 2, 2-2, and output ports 3-3, 3-4 are connected to the parallel waveguides 4A, 4B, respectively.
  • first branching ratio P 11
  • p 0 ⁇ ⁇ 1 (Satisfactory real number) is a power branch to each output port 3 ⁇ 3, 3 ⁇ 4.
  • One output port 3—3 also
  • the output side 2 X 2 force bra (combining branch) 5 has two input ports 5-1, 5-2, and two output ports 5-3, 5-4.
  • the input ports 5-1 and 5-2 are connected (communication) to the parallel waveguides 4A and 4B, respectively, and the output ports 5-3 and 5-4 are connected to the parallel waveguides 4A and 4B, respectively.
  • the incident light from each of the input ports 5-1, 5-2 is combined to give a predetermined branching ratio (second branching ratio q: li) (where q is 0 ⁇ q ⁇
  • Incident side 2 X 2 force bra (hereinafter also referred to simply as “incident side force bra”) 3
  • the power is branched at a predetermined branching ratio (p: 1-p) and output ports 3–3, 3–4 Forces are also incident on parallel waveguides 4A and 4B, respectively.
  • output port 3-3 parallel waveguide 4A
  • output port 3-4 has light intensity pi
  • output port 3-4 has light intensity pi
  • each power-branched light thus propagates through the parallel waveguides 4A and 4B, respectively, and exit side 2 X 2 force bra (hereinafter also simply referred to as "exit side force bra") 5 Are incident on the input ports 5-1 and 5-2.
  • exit side force bra exit side 2 X 2 force bra
  • the parallel waveguides 4A and 4B function as a phase adjusting unit that adjusts the phase correlation of each light branched by the incident side force bra 3 as the branching unit.
  • the wavelength variation caused by the phase modulation is In the parallel waveguide 4A, a ⁇ ⁇ (see frame 23 ⁇ in Fig. 2) and in the other parallel waveguide 4 ⁇ , b ⁇ ⁇ (see frame 23 ⁇ in Fig. 2).
  • the light subjected to this phase modulation is multiplexed by the output side 2X2 force bra 5 and then split at the predetermined branching ratio (q: 1— ⁇ ) to be output from the output ports 5-3, 5-4.
  • Output to waveguides 6 — 1, 6— 2 (output ports # 3 and # 4), respectively (see frame 24A and frame 24B in Fig. 2).
  • Each output light has the branching ratios (p: 1—p) and (q: lq) in the force bras 3 and 5 and the modulation efficiency (in the parallel waveguides 4A and 4B) ( a: Depending on b), the amount of wavelength chirp changes.
  • the relationship is indicated by the ⁇ parameter indicating the size of the wavelength chirp. That is, input from input port # 1, a parameter for output light from output port # 3 is a, output
  • A is represented by the following formula (3), and a is represented by the following formula (4).
  • the incident light is split in the incident side force bra 3 at a branching ratio of 1: 1 (that is, the same ratio), and each output port 3-3, 3-4 force is also applied to the parallel waveguide 4A, Incident on 4B. That is, the light intensity (1Z2) I of each output port 3-3, 3-4 (parallel waveguides 4A, 4B)
  • the light splitting in this way propagates through the parallel waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ and enters the input ports 5-1 and 5-2 of the output side force bra 5, respectively.
  • the driving voltage (half-wave voltage) ⁇ is applied to the signal electrode 7
  • the refractive index of one of the parallel waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ changes, and the light propagating through both waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ A phase difference occurs (phase modulation is applied), and intensity-modulated light (light blinking) is obtained by being combined by the 2 ⁇ 2 force bra 5 on the exit side.
  • the modulation efficiency is 2: 1
  • the amount of wavelength fluctuation caused by the phase modulation is (2 ⁇ 3) ⁇ ⁇ in one parallel waveguide 4 ⁇ (see box 23 ⁇ in Fig. 4) and the other parallel It becomes (1Z3) ⁇ ⁇ (see box 23 ⁇ in Fig. 4) in waveguide 4 ⁇ .
  • the light that has undergone this phase modulation is multiplexed by the output side force bra 5 and then branched to a power with a branching ratio of 2: 1 and output ports 5-3, 5 4 forces Output waveguides 6-1, 6-2 (Output ports # 3 and # 4) are output respectively (see box 24 ⁇ and frame 24 ⁇ in Fig. 4).
  • An optical modulator capable of appropriately selecting output light can be realized without requiring a wide range of variable DC voltage.
  • the input ports 5-1 and 5-2 of the output side force bra 5 set to a branching ratio other than 1: 1 (not shown in FIG. 6) If the electrodes 51 and 52 are respectively provided to apply a desired DC voltage, the above-mentioned branching ratio in the output side force bra 5 is changed (finely adjusted) to change the wavelength chirp amount ⁇ , a
  • the adjustment of the wavelength chirp amount ⁇ , a is performed by adjusting the incident side force bra 3 and the output side force bra.
  • the upper electrode 51 shown in FIG. 6 may be set to a higher potential than the lower electrode 52.
  • the upper electrode 51 may be set at a lower potential than the lower electrode 52.
  • the switching (selection) of the wavelength chirp amounts ⁇ , a is realized by switching (selecting) the output waveguides 6-1, 6-2 (output ports # 3, # 4).
  • the switching of the input waveguides 2-1 and 2-2 (input ports # 1, # 2) to which light should be incident (selection) also changes the wavelength chirp amounts a and a.
  • Switch (Select) also changes the wavelength chirp amounts a and a.
  • Output light of wavelength chirp amount ⁇ is output from output port # 4.
  • the incident light is split by the incident side force bra 3 with a branching ratio of 2: 1 and is incident on the parallel waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ respectively from the output ports 3 ⁇ 3, 3 ⁇ 4.
  • the In this example, light (wavelength fly) of light intensity (2 ⁇ 3) ⁇ is output to output ports 3–3 (parallel waveguide 4 ⁇ ) (frame 2 in Fig. 9).
  • the light thus split in power propagates through the parallel waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ and enters the input ports 5-1 and 5-2 of the exit-side force bra 5, respectively.
  • the driving voltage (half-wave voltage) ⁇ is applied to the signal electrode 7
  • the refractive index of one of the parallel waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ changes, and the light propagating through both waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ A phase difference occurs (phase modulation is applied), and intensity-modulated light (light blinking) is obtained by being combined by the 2 ⁇ 2 force bra 5 on the exit side.
  • the modulation efficiency is 2: 1
  • the amount of wavelength fluctuation caused by the phase modulation is (2 ⁇ 3) ⁇ ⁇ (see frame 23 ⁇ in Fig. 9) in one parallel waveguide 4 ⁇ , and the other parallel It becomes (1Z3) ⁇ ⁇ (see box 23 () in the waveguide 4 ⁇ .
  • the light that has undergone this phase modulation is multiplexed by the output-side force bra 5 and then power-branched at a branching ratio of 1: 1 and output from the output ports 5-3, 5-4 to the output waveguides 6-1, 6 — Output to 2 (output ports # 3, # 4) respectively.
  • the incident light is split by the incident side force bra 3 with a branching ratio of 2: 1, and the output ports 3 ⁇ 3, 3 ⁇ 4, and so on to the parallel waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ respectively.
  • light (wavelength fly) with light intensity (1 ⁇ 3) ⁇ is output to output port 3-3 (parallel waveguide 4 ⁇ )
  • the light splitting in this way propagates through the parallel waveguides 4A and 4B, and enters the input ports 5-1 and 5-2 of the exit-side force bra 5.
  • the driving voltage (half-wave voltage) ⁇ ⁇ is applied to the signal electrode 7
  • the refractive index of one of the parallel waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ changes, and the light propagating through both waveguides 4 ⁇ and 4 ⁇ A phase difference occurs (phase modulation is applied), and intensity-modulated light (flashing light) is obtained by being combined by the output side 2 ⁇ 2 force bra 5.
  • the modulation efficiency is 2: 1
  • the amount of wavelength fluctuation caused by the phase modulation is (2 ⁇ 3) ⁇ ⁇ (see frame 23 ⁇ in Fig. 10) in one parallel waveguide 4 ⁇ , and the other parallel In the 4th waveguide, (1Z3) ⁇ ⁇ (see box 23).
  • the light that has undergone this phase modulation is multiplexed by the output-side force bra 5, and then split at a branching ratio of 1: 1 to output ports 5–3, 5–4, and output waveguides 6–1, 6 — Outputs to 2 (output port # 3, # 4) respectively.
  • the output optical port is set to # 4.
  • # 3 is set as the output port
  • an electrode (branch ratio adjustment unit) is provided on each of the input ports 3-1 and 3-2 of the incident-side force bra 3 to apply a desired DC voltage. Then, change (fine-tune) the above branching ratio at the incident side force bra 3 and adjust the wavelength chirp amounts ⁇ and a appropriately.
  • the first branching ratio is kept 1: 1, and at least one of the two waveguides after branching is guided.
  • the first branching ratio may be set to other than 1: 1 by giving a loss to the waveguide.
  • a method of giving a loss for example, a part of the buffer layer in the vicinity of the waveguide to give a loss is thinned or peeled off, and then the electric power is supplied. There is a way to absorb to the pole.
  • the branching ratio when the branching ratio is set to 0.5 (1: 1) due to the design of the force bra, if the higher potential is applied to the electrode 51 than the electrode 52, the branching ratio increases.
  • the wavelength capping amount of either output # 3 or # 4 is The branching ratio is changed until the desired wavelength chirp amount is obtained, and the output side of the desired wavelength chirp amount is selected.
  • controlling the branching ratio within a range of V ⁇ (or smaller! /,) Greater than 0.5 without controlling the branching ratio across the branching ratio of 0.5 is a change in the amount of wavelength chirp.
  • a surface force that narrows the voltage control range is suitable.
  • the optical modulator is a single optical device.
  • the same effect as described above can be expected for other optical devices having the above-described structure in part.
  • the optical device of the present invention by setting (designing) at least one of the branching ratios at the branching section and the combining branching section in advance to a branching ratio other than 1: 1. Therefore, it is possible to realize an optical device capable of appropriately selecting output light having different wavelength chirp amounts. Therefore, even when the optical transmission distance is changed after the system is constructed, it is highly flexible that it is not necessary to replace the optical device with one having the desired wavelength chirp amount. Since the system can be realized, it is considered extremely useful in the field of optical communication technology.

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Abstract

　本発明は、光デバイスに関し、入射光を第１の分岐比（ｐ：１−ｐ）で分岐する分岐部（３）と、この分岐部（３）により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部（４Ａ，４Ｂ）と、この位相調整部（４Ａ，４Ｂ）による位相調整後の各光を合波して第２の分岐比（ｑ：１−ｑ）で分岐する合波分岐部（５）とをそなえ、上記の第１の分岐比（ｐ：１−ｐ）及び第２の分岐比（ｑ：１−ｑ）の少なくとも一方を１：１以外の分岐比に予め設定する。これにより、異なる波長チャープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを実現することができる。

Description

光デバイス
技術分野
[0001] 本発明は、光デバイスに関し、特に、異なる波長チヤ一プ量を選択することが可能 な光デバイスに関する。
背景技術
[0002] 従来、導波路構造のマッハツエンダ型光変調器としては、 LiNbO〔ニオブ酸リチウ
3
ム、リチウムナイオベート (LN)〕結晶や LiTaO〔タンタル酸リチウム (LT)〕結晶など
2
の電気光学効果を有する結晶を、結晶方位の Z軸方向にカットして切り出した Zカット 基板を用いるものと、結晶方位の X軸方向にカットして切り出した Xカット基板を用い るちのとが知られている。
[0003] 図 11 Aは従来の Zカット基板を用いた光変調器 (Zカット変調器)の構成を示す模式 的平面図、図 11Bは図 11Aにおける A— A断面図、図 12Aは従来の Xカット基板を 用いた光変調器 (Xカット変調器)の構成を示す模式的平面図、図 12Bは図 12Aに おける A-A断面図である。
まず、図 11Aに示すように、 Zカット変調器は、 Zカット基板 100に、例えば、入射導 波路 101,入射側 Y分岐導波路 102,並行導波路 103A, 103B,出射側 Y分岐導 波路 104及び出射導波路 105をそなえるとともに、信号電極 106及び接地電極 107
, 108がパターユングされて構成される。
[0004] このような Zカット変調器は、結晶基板上の一部に金属膜を形成し熱拡散させる、あ るいは、金属膜をパターユングした後に安息香酸中でプロトン交換するなどして導波 路 101, 102, 103A, 103B, 104, 105を形成した後、並行導波路 103A, 103B 近傍に電極を設けることで形成される。
ただし、 Zカット変調器は、 Z方向の電界による屈折率変化を利用するため、図 11B に示すごとぐ並行導波路 103A, 103Bの真上に電極 106, 108の一部がそれぞれ 位置するよう配置される。
[0005] これに対して、 Xカット変調器も、図 12Aに示すように、 Xカット基板 10( に、例え ば、入射導波路 101,入射側 Y分岐導波路 (分岐部） 102,並行導波路 103A, 103 B,出射側 Y分岐導波路 (合波部） 104及び出射導波路 105をそなえるとともに、信 号電極 106及び接地電極 107, 108がパターユングされて構成される力 Z方向の 電界による屈折率変化を利用するため、図 12Bに示すごとぐ信号電極 106と各接 地電極 107, 108との間にそれぞれ並行導波路 103A, 103Bが位置するよう配置さ れる。
[0006] なお、導波路中を伝搬する光が信号電極 106、接地電極 107, 108によって吸収 されるのを防ぐために、通常、基板 100 (10( )と信号電極 106、接地電極 107, 1 08との間には、図 11B及び図 12Bに示すごとく誘電体層（バッファ層） 109が設けら れる。バッファ層 109としては、例えば厚さ 0. 2- 1. 0 111の310が用いられる。
2
[0007] 上述のごとく構成された Zカット変調器、 Xカット変調器の ヽずれにぉ 、ても、入射 導波路 101に光が入射されると、当該入射光は、入射導波路 101から入射側 Y分岐 導波路 102へ導かれ、当該入射側 Y分岐導波路 102で同じパワー比率で 2分岐され て並行導波路 103A, 103Bを伝搬する。
この際、信号電極 106にマイクロ波電気信号〔駆動電圧；半波長電圧 V π〕を印加 すると、図 11B又は図 12Bに示すごとぐそのマイクロ波電気信号による発生する電 界によって 2本の並行導波路 103A, 103Bの屈折率がそれぞれ + A na, A nbの ように変化し、並行導波路 103A, 103B間の位相差が変化するため、出射側 Y分岐 導波路 104で合波された光は強度変調された光となって出射導波路 105から出力さ れる。
[0008] ここで、 Zカット変調器では A na : A nb— 5 : 1の為、波長チヤープ（量） a = 0. 7の 変調光が得られ、 Xカット変調器では A na : A nb— 1 : 1の為、波長チヤープ α =0の 変調光が得られることが知られている。したがって、 Ζカット変調器は長距離光伝送に 用いられ、 Xカット変調器は比較的短距離の光伝送に用いられることが多い。
なお、光変調器の従来技術として、下記特許文献 1により提案されている技術が存 在し、光変調器を用いた従来技術として、下記特許文献 2により提案されている技術 が存在する。
[0009] 特許文献 1の技術は、光通信システムに用いて好適の光変調器にぉ 、て、放射モ ード光の発生を抑圧し、デバイスとしての性能を向上させることを目的とするもので、 そのために、特許文献 1の光変調器は、合波導波路（3dB)力ブラが、 2本の直線導 波路力 の伝搬光をそれぞれ入力する 2つの入力導波路と、導波路結合部と、 2つ の出力導波路とをそなえ、前記導波路結合部の入力側の幅は 2つの入力導波路の 幅よりも広ぐ導波路結合部の出力側の幅は 2つの出力導波路の幅よりも広くなるよう に構成される。これにより、導波路結合部に対する入射側および出射側の放射モー ド光の発生を抑圧し、デバイスとしての性能を向上させることができる。
[0010] また、特許文献 2の技術は、光ファイバのもつ群速度分散に対する耐力が高ぐ受 信感度劣化が小さぐネットワーク規模の拡大に際して群速度分散の影響を受けにく く安定した光送信器を提供することを目的とするもので、そのために、信号ビットレー トに同期した光クロックパルスを一定のデューティ比で発生し、光クロックパルスのデ ユーティ比を可変に設定可能な光源セクションと、隣接するタイムスロットの光クロック パルス間の相対光位相差を πの奇数倍に設定して、光クロックパルスに同期した電 気信号により光クロックパルスを符号ィ匕する符号ィ匕セクションとから光送信器を構成し ている。したがって、光クロックパルスのデューティ比が可変であるので、デューティ比 が可変であるので、ディーティ比を適切な値に設定して、高い分散耐力と小さい受信 感度劣化を両立することができる。また、隣接するタイムスロットの光クロックパルス間 の相対光位相差を πの奇数倍またはその近傍に設定するので、高い分散耐カを安 定に保つことができる。即ち、安定した光光送信器を構成できるため、より規模の大き なネットワークを構築するのに好適である。
[0011] し力しながら、上述した従来技術では、光伝送システム構築の際、必要な光伝送距 離によってそれぞれ波長チヤープ exの異なる専用の光変調器 (Ζカット変調器又は X カット変調器)を準備する必要がある。そして、システム構築後に光伝送距離を変更 するには、光変調器を所望の波長チヤープ OCのものに交換する必要が生じるなど、 フレキシビリティに乏しい。
[0012] そこで、従来、例えば下記の非特許文献 1に示されるように、図 11A及び図 12Aに より上述した光変調器と同様の基本構造を有する 1入力 1出力型の光変調器におい て、入射側 Υ分岐導波路 (分岐部）に直流 (DC)電圧を印加して当該入射側 Υ分岐 導波路での入射光の分岐比を可変することによって波長チヤ一プ量を可変すること が提案されている（図 13参照)。
[0013] し力しながら、この技術では、異なる波長チヤープ量の出力光を簡易に得ることは できない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、異なる波長チヤープ量の出力 光を簡易に得るようにすることを目的とする。
特許文献 1：特開 2003— 329986号公報
特許文献 2：特開 2001— 339346号公報
非特許文献 1: AVANEX corporation, "Single-Drive LiNb03 Mach- Zehnder Modulator With Widely DC Tunable Chirp", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.15, pp.1534— 1536(2003).
発明の開示
[0014] 上記の目的を達成するために、本発明の光デバイスは、
(1)入射光を第 1の分岐比で分岐する分岐部と、該分岐部により分岐された各光の 位相関係を調整する位相調整部と、該位相調整部による位相調整後の各光を合波 して第 2の分岐比で分岐する合波分岐部とをそなえ、上記の第 1の分岐比及び第 2 の分岐比の少なくとも一方が 1： 1以外の分岐比に予め設定されていることを特徴とし ている。
[0015] (2)ここで、上記第 1の分岐比を p:l— p(pは 0<ρ<1を満足する実数）、上記第 2 の分岐比を q: 1— q(qは 0<q< 1を満足する実数）、上記位相調整部での上記位相 関係の調整による光の変調効率を a:b (ただし、 a, bは、 a + b = lを満足する実数)と したときに、上記分岐部の一方の入力部から入力し、合波分岐部からの一方の出力 光が下記（1)式で表される波長チヤープ量 α を有し、他方の出力光が下記（2)式
1-3
で表される波長チヤープ量 α を有し、上記分岐部のもう一方の入力部力 入力し、
1-4
合波分岐部からの一方の出力光が下記（3)式で表される波長チヤープ量 a
2-3を有し
、他方の出力光が下記 (4)式で表される波長チヤープ量 α を有する。
2-4
[0016] [数 1]
^ ^ apq-bjl-p l-q) … （丄）
^pq(\-p){\-q) [0017] [数 2]
_ ap{\-q)-bq \-p)
一 f
^pq(l-p)(l-q)
[0018] [数 3]
a(l-p)q-bp(l-q) …（3 )
―
[0019] 画
a(l-p\l-q)-bpq … "）
― ^pq(l-p)(l-q)
[0020] (3)また、本発明の光デバイスは、第 2の分岐比が 1:1以外の場合、上記合波分岐 部の出力光を選択する出力光選択部をさらにそなえていてもよい。
(4)また、本発明の光デバイスは、第 1の分岐比が 1:1以外の場合、上記分岐部の 入力光を選択する入力光選択部をさらにそなえていてもよい。
(5)さらに、上記第 1の分岐比は 1:1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比は 2: 1に設定されていてもよい。
[0021] (6)また、上記第 1の分岐比は 1:1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比は 2:1 に設定され、かつ、上記変調効率は 2:1に設定されていてもよい。
(7)さらに、上記第 1の分岐比は 2:1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比は 1: 1に設定されていてもよい。
(8)また、上記第 1の分岐比は 2:1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比は 1:1 に設定され、かつ、上記変調効率は 2:1に設定されていてもよい。
[0022] (9)さらに、本発明の光デバイスは、上記 1： 1以外の分岐比に予め設定された上記 分岐部又は合波分岐部での分岐比を DC電圧により微調整する分岐比調整部をさら にそなえていてもよい。
(10)第 1の分岐比を 1： 1以外に設定する代わりに、第 1の分岐比を 1： 1とした状態 で、分岐後の 2本の導波路の内、少なくとも一方の導波路に伝搬損失を発生させるよ うにして、見かけ上、分岐比を 1:1以外にしてもよい。
[0023] 上記の本発明によれば、上記合波分岐部の分岐比が 1： 1以外であれば、 2つの出 力ポートから異なる波長チヤープ量の出力光を得ることができる。
したがって、また、上記合波分岐部の出力光を選択する出力光選択部をさらにそな えることで、異なる波長チヤープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを、広範 な DC電圧可変幅を要することなく実現することができる。
[0024] また、上記分岐比を分岐比調整部により DC電圧で微調整することもできるので、必 要最小限の DC電圧可変幅で、必要な波長チヤープ量の微調整を行なうことが可能 である。
また、入力部の分岐部の分岐比が 1： 1以外の場合、入力ポートを変えることにより、 異なる波長チヤープ量の 2つの出力光を得ることができる。
したがって、また、上記分岐部の入力光を選択する入力光選択部をさらにそなえる ことで、異なる波長チヤープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを、広範な D C電圧可変幅を要することなく実現することもできる。
[0025] また、上記分岐部の分岐比を分岐比調整部により DC電圧で微調整することもでき るので、必要最小限の DC電圧可変幅で、必要な波長チヤープ量の微調整を行なう ことが可能である。
また、 1つの変調器で 2つの波長チヤ一プの値を持つようにすると、 1つのチップで 、 2種類の変調器を製造できるので、低コストィ匕できる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]本発明の一実施形態に係る光デバイスとしてのマツハツヱンダ型の光変調器の 構成を示す模式的平面図である。
[図 2]図 1に示す光変調器の動作を説明するための図である。
[図 3]図 1に示す光変調器の具体例を説明すべくその構成を示す模式的平面図であ る。
[図 4]図 3に示す光変調器の動作を説明するための図である。
[図 5]図 3に示す光変調器の出力に 2 X 1スィッチを設けた構成を示す模式的平面図 である。
[図 6]図 1に示す光変調器の第 1変形例を示す模式的平面図である。
[図 7]図 6に示す光変調器の動作 (分岐比の微調整)を説明するための図である。 [図 8]図 1に示す光変調器の第 2変形例を示す模式的平面図である。
[図 9]図 8に示す光変調器の動作を説明するための図である。
[図 10]図 8に示す光変調器の動作を説明するための図である。
[図 11A]従来の光変調器 (Zカット変調器)の構成を示す模式的平面図である。
[図 11B]図 11Aにおける A— A断面図である。
[図 12A]従来の光変調器 (Xカット変調器)の構成を示す模式的平面図である。
[図 12B]図 12Aにおける A— A断面図である。
[図 13]従来の波長チヤープ量可変技術を説明するための図である。
発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔A〕一実施形態の説明
図 1は本発明の一実施形態に係る光デバイスとしてのマッハツエンダ型の光変調器 の構成を示す模式的平面図で、この図 1に示す光変調器 (Zカット変調器)は、 LN結 晶ゃ LT結晶などの電気光学効果を有する結晶を、結晶方位の Z軸方向にカットして 切り出した基板 (Zカット基板） 1に、 2本の入射導波路 2— 1, 2— 2 (入力ポート # 1, # 2)と、電気と光の相互作用領域となる 2本の強度変調用の並行導波路 4A, 4Bと、入 射側 2 X 2力ブラ (交差導波路) 3及び出射側 2 X 2力ブラ (交差導波路) 5と、 2本の出 射導波路 6— 1, 6— 2 (出力ポート # 3, # 4)がそなえられている。また、図 11A及び 図 11Bにより前述したものと同様に、信号電極 7及び接地電極 8, 9がパターユングさ れている。
[0028] このような Zカット変調器も、基板 1上の一部に金属膜を形成し熱拡散させる、あるい は、金属膜をパターユングした後に安息香酸中でプロトン交換するなどして上記の入 射導波路 2— 1, 2-2, 2 X 2力ブラ 3,並行導波路 4A, 4B, 2 X 2力ブラ 5,出射導波 路 6—1, 6—2を形成した後、並行導波路 4A, 4B近傍に上記電極 7, 8, 9を設けるこ とで形成される。
[0029] ただし、 Zカット変調器は、前述したように Z方向の電界による屈折率変化を利用す るため、図 11Bにより前述したごとぐ並行導波路 4A, 4Bの真上に電極 7, 9の一部 がそれぞれ位置するよう配置される。 ここで、上記の入射側 2 X 2カプラ（分岐部） 3は、 2つの入力ポート 3—1, 3— 2と 2つ の出力ポート 3— 3, 3— 4とを有し、各入力ポート 3—1, 3— 2が前記入射導波路 2— 1, 2— 2とそれぞれ接続 (連通）されるとともに、各出力ポート 3— 3, 3— 4が前記並行導波 路 4A, 4Bとそれぞれ接続 (連通）されており、いずれかの入力ポート 3—1, 3-2から の入射光を所定の分岐比 (第 1の分岐比 P : 11) (ただし、 pは 0< ρ< 1を満足する 実数)で各出力ポート 3— 3, 3— 4へパワー分岐するもので、例えば、いずれかの入力 ポート 3—1, 3— 2への入射光パワー（光強度）を Iとすると、一方の出力ポート 3— 3 (又
0
は 3— 4)へ出射光パワー「pl」で、他方の出力ポート 3— 4 (又は 3— 3)へ出射光パヮ
0
一「（1-p) I」でそれぞれ入射光をパワー分岐して出力するようになって!/ヽる。
0
[0030] 同様に、出射側 2 X 2力ブラ (合波分岐部） 5は、 2つの入力ポート 5—1, 5—2と 2つ の出力ポート 5— 3, 5— 4とを有し、各入力ポート 5—1, 5— 2が前記並行導波路 4A, 4 Bとそれぞれ接続 (連通）されるとともに、各出力ポート 5— 3, 5-4が前記並行導波路 4A, 4Bとそれぞれ接続 (連通）されており、各入力ポート 5—1, 5— 2からの入射光を 合波して所定の分岐比 (第 2の分岐比 q : li) (ただし、 qは 0< q< lを満足する実数 )で各出力ポート 5— 3, 5— 4へパワー分岐するものである。なお、上記 p, qの関係は p = q (≠0. 5)でもよい。つまり、入射側 2 X 2力ブラ 3及び出射側 2 X 2力ブラ 5での各 分岐比は 1： 1以外であれば同じでもよい。
[0031] 上述のごとく構成された本実施形態の光変調器において、例えば、一方の入射導 波路 2— 1に波長え 、光強度 Iの光を入射すると（図 2の枠 21参照）、当該入射光は、
0 0
入射側 2 X 2力ブラ (以下、単に「入射側力ブラ」とも 、う） 3にて所定の分岐比 (p： 1-p )でパワー分岐されて各出力ポート 3— 3, 3— 4力もそれぞれ並行導波路 4A, 4Bに入 射される。例えば、出力ポート 3— 3 (並行導波路 4A)へは光強度 pi、出力ポート 3— 4
0
(並行導波路 4B)へは光強度（1ι) Ιの光 (波長はえ）がそれぞれ出力される（図 2
0 0
の枠 22A及び枠 22B参照）。
[0032] このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路 4A, 4Bを伝搬して ゆき、出射側 2 X 2力ブラ（以下、単に「出射側力ブラ」ともいう） 5の各入力ポート 5—1 , 5— 2に入射する。ここで、信号電極 7にマイクロ波電気信号〔駆動電圧（半波長電圧 ) Υ π〕が印加されることによって、一方の並行導波路 4Α, 4Βの屈折率が変化して、 両導波路 4A, 4Bを伝搬する光に位相差が生じ (位相変調が力かり）、出射側 2X2 力ブラ 5で合波されることによって強度変調光 (光の点滅)が得られる。つまり、並行導 波路 4A, 4Bは、上記分岐部としての入射側力ブラ 3により分岐された各光の位相関 係を調整する位相調整部として機能して!/ヽる。
[0033] このとき、並行導波路 4A, 4Bでの変調効率を a: b (a, bは a + b = 1を満足する実数 )とすると、上記位相変調によって生じる波長変動量は、一方の並行導波路 4Aにお いて a δ λ (図 2の枠 23Α参照）、他方の並行導波路 4Βにおいて b δ λ (図 2の枠 23 Β参照）となる。この位相変調を受けた光は、出射側 2X2力ブラ 5で合波された後、 所定の分岐比（q: 1— Ρ)でパワー分岐されて出力ポート 5— 3, 5— 4から出射導波路 6 — 1, 6— 2 (出力ポート #3, #4)へそれぞれ出力される（図 2の枠 24A及び枠 24B参 照)。
[0034] それぞれの出力光は、上記各力ブラ 3, 5での上記分岐比 (p: 1— p) , (q:l-q)、及 び、並行導波路 4A, 4Bでの上記変調効率 (a: b)によって、波長チヤープ量が変化 する。波長チヤープの大きさを示す αパラメータでその関係を示す。即ち、入力ポー ト #1から入力し、出力ポート #3からの出力光についての aパラメータを a 、出力
1-3 ポート # 4からの出力光につ!/、てのひパラメータをひ 、入力ポート # 2から入力し、
1-4
出力ポート #3からの出力光についての αパラメータを a 、出力ポート #4からの出
2-3
力光についてのひパラメータをひ 、とすると、 ひ は下記（1)式、 α は下記（2)式
2-4
、 a は下記（3)式、 a は下記 (4)式でそれぞれ表されることになる。
2-3 2-4
[0035] [数 5]
Figure imgf000011_0001
[0036] [数 6]
Figure imgf000011_0002
[0037] [数 7]
a(l-p)q-bp{\-q)
a (3)
pq(l-p)(l-q) [0038] [数 8]
a = ^-p) --q)-bpq ... (4)
^pq(\-p){l-q)
[0039] (具体例）
ここで、具体例として、例えば図 3に示すごとぐ上記 p = lZ2, q = 2Z3、即ち、入 射側力ブラ 3での分岐比を 1:1、出射側力ブラ 5での分岐比を 2:1とし、上記変調効 率 a： b = 2： 1とした場合にっ 、て考える。
この場合、一方の入射導波路 2— 1に波長え 、光強度 Iの光を入射すると（図 4の枠
0 0
21参照）、当該入射光は、入射側力ブラ 3にて分岐比 1:1 (つまり、同じ割合)でパヮ 一分岐されて各出力ポート 3— 3, 3— 4力もそれぞれ並行導波路 4A, 4Bに入射され る。即ち、各出力ポート 3— 3, 3-4(並行導波路 4A, 4B)へそれぞれ光強度（1Z2)I の
0 光 (波長は λ
0 )がそれぞれ出力される（図 4の枠 22Α及び枠 22Β参照)。
[0040] このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路 4Α, 4Βを伝搬して ゆき、出射側力ブラ 5の各入力ポート 5—1, 5— 2に入射する。ここで、信号電極 7に駆 動電圧（半波長電圧) νπが印加されることによって、一方の並行導波路 4Α, 4Βの 屈折率が変化して、両導波路 4Α, 4Βを伝搬する光に位相差が生じ (位相変調がか かり）、出射側 2 X 2力ブラ 5で合波されることによって強度変調光 (光の点滅)が得ら れる。
[0041] このとき、変調効率は 2: 1であるから、上記位相変調によって生じる波長変動量は、 一方の並行導波路 4Αにおいて（2Ζ3) δ λ (図 4の枠 23Α参照）、他方の並行導波 路 4Βにおいて（1Z3) δ λ (図 4の枠 23Β参照）となる。この位相変調を受けた光は 、出射側力ブラ 5で合波された後、分岐比 2:1でパワー分岐されて出力ポート 5— 3, 5 4力 出射導波路 6—1, 6— 2(出力ポート #3, #4)へそれぞれ出力される（図 4の 枠 24Α及び枠 24Β参照）。
[0042] このとき、一方の出力ポート #3からの出力光についての波長チヤープ α は、上
1-3 記（1)式により α = 0.7となり、他方の出力ポート #4からの出力光についての波
1-3
長チヤープひ は、上記（
1-4 2)式によりひ
1-4 =0となり、従来のように DC電圧の印加を 要することなぐ各出力ポート #3、 #4から異なる波長チヤープ量の出力光を得るこ とがでさる。
[0043] したがって、例えば図 5に示すように、出力ポート # 3, # 4からの各出力光を選択 的に切り替える 2 X Iスィッチ 11を接続すれば、異なる波長チヤープ量 α , a の
1-3 1-4 出力光を適宜に選択可能な光変調器を、広範な DC電圧可変幅を要することなく実 現することが可能となる。
〔B〕第 1変形例
なお、上述した光変調器において、例えば図 6に示すように、 1 : 1以外の分岐比に 設定された出射側力ブラ 5の入力ポート 5—1, 5— 2 (図 6では省略)上にそれぞれ電 極 51 , 52を設けて、所望の DC電圧を印加する構成とすれば、出射側力ブラ 5での 上記分岐比を変更 (微調整)して、波長チヤープ量 α , a
1-3 1-4を適宜に変更 (微調整
)することが可能となる。即ち、例えば図 7中に符号 30で示すごとぐ出射側力ブラ 5 での分岐比が 2 : 1である場合に、上記 DC電圧の印加により、波長チヤープ量 α =
1-3 0. 7, a =0からずらして微調整することが可能となる。
1-4
[0044] 換言すれば、波長チヤープ量 α , a の祖調整は入射側力ブラ 3、出射側力ブラ
1-3 1-4
5での分岐比の設計により行ない、微調整を DC電圧により行なうことができるのであ る。したがって、従来のように、常に、 DC電圧を印加する必要がなぐまた、必要な波 長チヤ一プ量を得るのに最小限の DC電圧可変幅で済む。
なお、図 7において分岐比を右側に移すためには、図 6に示す上側の電極 51を下 側の電極 52に対して高い電位に設定すればよぐ逆に、左側に移すためには、上側 の電極 51を下側の電極 52に対して低い電位に設定すればよい。
[0045] 〔C〕第 2変形例
また、上述した例においては、出力導波路 6—1, 6— 2 (出力ポート # 3, # 4)の切り 替え (選択）によって波長チヤープ量 α , a の切り替え (選択)を実現している力
1-3 1-4
例えば図 8に示すように、光を入射すべき入力導波路 2— 1, 2— 2 (入力ポート # 1, # 2)の切り替え (選択）によっても、同様に、波長チヤープ量 a , a の切り替え (選
1-4 2-4
択)が可能である。なお、図 8において既述の符号と同一符号を付した部分は、特に 断らない限り、既述の部分と同一若しくは同様の部分である。
[0046] 即ち、この場合は、例えば、入射側力ブラ 3での分岐比 (p : 1— p)を 2 : 1 (つまり、 p = 2/3),出射側力ブラ 5での分岐比 (q:l— q)を 1:1(つまり、 q=lZ2)とし、変調効 率 (a： b)を 2： 1とすることにより、入力ポート # 1に光を入射すれば、波長チヤープ量 a =0の出力光が出力ポート #4から出力され、入力ポート #2に光を入射すれば
1-4
、波長チヤープ量 α の出力光が出力ポート #4から出力される。
2-4
[0047] より詳細には、入力ポート # 1に波長え 、光強度 Iの光を入射すると（図 9の枠 21
0 0
参照）、当該入射光は、入射側力ブラ 3にて分岐比 2:1でパワー分岐されて各出力ポ ート 3— 3, 3— 4カゝらそれぞれ並行導波路 4Α, 4Βに入射される。本例では、出力ポー ト 3— 3(並行導波路 4Α)へ光強度（2Ζ3)Ιの光 (波長はえ）が出力され (図 9の枠 2
0 0
2Α参照）、出力ポート 3— 4(並行導波路 4Β)へ光強度（1Ζ3)Ιの光 (波長はえ）が
0 0 出力される（図 9の枠 22Β参照)。
[0048] このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路 4Α, 4Βを伝搬して ゆき、出射側力ブラ 5の各入力ポート 5—1, 5— 2に入射する。ここで、信号電極 7に駆 動電圧（半波長電圧) νπが印加されることによって、一方の並行導波路 4Α, 4Βの 屈折率が変化して、両導波路 4Α, 4Βを伝搬する光に位相差が生じ (位相変調がか かり）、出射側 2 X 2力ブラ 5で合波されることによって強度変調光 (光の点滅)が得ら れる。
[0049] このとき、変調効率は 2: 1であるから、上記位相変調によって生じる波長変動量は、 一方の並行導波路 4Αにおいて（2Ζ3) δ λ (図 9の枠 23Α参照）、他方の並行導波 路 4Βにおいて（1Z3) δ λ (枠 23Β参照）となる。この位相変調を受けた光は、出射 側力ブラ 5で合波された後、分岐比 1:1でパワー分岐されて出力ポート 5— 3, 5— 4か ら出射導波路 6—1, 6— 2(出力ポート #3, #4)へそれぞれ出力される。
[0050] このとき、出力ポート #4からの出力光についての波長チヤープ α は、上記（2)式
1-4
により α =0となる（図 9の枠 24参照）。
1-4
これに対して、入力ポート #2から波長え 、光強度 Iの光を入射した場合は、（図 1
0 0
0の枠 21参照）、当該入射光は、入射側力ブラ 3にて分岐比 2:1でパワー分岐されて 各出力ポート 3— 3, 3— 4カゝらそれぞれ並行導波路 4Α, 4Βに入射される。本例では、 出力ポート 3— 3(並行導波路 4Α)へ光強度（1Ζ3)Ιの光 (波長はえ）が出力され（
0 0
図 10の枠 22Α参照）、出力ポート 3— 4(並行導波路 4Β)へ光強度（2Ζ3)Ιの光 (波 長はえ）が出力される（図 10の枠 22B参照)。
0
[0051] このようにしてパワー分岐された各光は、それぞれ、並行導波路 4A, 4Bを伝搬して ゆき、出射側力ブラ 5の各入力ポート 5—1, 5— 2に入射する。ここで、信号電極 7に駆 動電圧（半波長電圧) ν πが印加されることによって、一方の並行導波路 4Α, 4Βの 屈折率が変化して、両導波路 4Α, 4Βを伝搬する光に位相差が生じ (位相変調がか かり）、出射側 2 X 2力ブラ 5で合波されることによって強度変調光 (光の点滅)が得ら れる。
[0052] このとき、変調効率は 2 : 1であるから、上記位相変調によって生じる波長変動量は、 一方の並行導波路 4Αにおいて（2Ζ3) δ λ (図 10の枠 23Α参照）、他方の並行導 波路 4Βにおいて（1Z3) δ λ (枠 23Β参照）となる。この位相変調を受けた光は、出 射側力ブラ 5で合波された後、分岐比 1 : 1でパワー分岐されて出力ポート 5— 3, 5-4 力 出射導波路 6—1, 6— 2 (出力ポート # 3, # 4)へそれぞれ出力される。
[0053] このとき、出力ポート # 4からの出力光についての波長チヤープ α は、上記（2)式
2-4
により α =—0. 7となる（図 10の枠 24参照）。
2-4
以上のように、本変形例では、光を入射する入力ポート # 1, # 2を選択することに より、異なる波長チヤープ量 α ( = 0) , a (=一 0. 7)の出力光を適宜に選択可能
1-4 2-4
な光変調器を実現することが可能となる。
[0054] また、本変形例では、出力光ポートを # 4としているが、 # 3を出力ポートに設定し ても、異なる波長チヤープ量 α ( = 0) , a (=一 0. 7)の出力光を適宜に選択可
2-4 1-4
能な光変調器を実現することが可能となる。
なお、本例においても、例えば入射側力ブラ 3の入力ポート 3—1, 3— 2上にそれぞ れ電極 (分岐比調整部)を設けて、所望の DC電圧を印加する構成とすれば、入射側 力ブラ 3での上記分岐比を変更 (微調整）して、波長チヤープ量 α , a を適宜に
1-4 2-4 変更 (微調整)することが可能となる。
[0055] また、第 1の分岐比を 1 : 1以外に設定する代わりに、第 1の分岐比を 1 : 1にしたまま で、分岐後の 2本の導波路の内、少なくとも一方の導波路に損失を与えることにより、 見かけ上、第 1の分岐比を 1 : 1以外に設定してもよい。損失を与える方法としては、 例えば、損失を与えたい導波路付近のバッファ層を一部薄ぐまたは、剥離して、電 極に吸収させる方法がある。
[0056] 〔D〕第 3変形例
図 7を参照してもわ力るように、分岐比が変化すると、出力ポート # 3, # 4の波長チ ヤープ量は、逆の方向に変化する。
例えば、力ブラの設計により分岐比を 0. 5 (1 : 1)に設定している場合は、電極 51に 対して電極 52よりも高 ヽ電位を与えるようにすると、分岐比は大きくなる。
[0057] 従って、波長チヤ一プ量ー 1. 2-0. 4の範囲で所望の波長チヤ一プ量を得たい場 合には、出力 # 3, # 4のいずれかの波長チヤープ量が所望の波長チヤープ量となる まで、分岐比を変化し、所望の波長チヤープ量の出力側を選択すればよい。
もし出力力^つであれば、波長チヤ一プ量ー 1. 2-0. 4の範囲のいずれかを出力し ようとすると、分岐比を 0. 2-0. 8まで変化する必要があり、分岐比を倍変化させる 必要があるため、この実施例を用いることは有益である。
[0058] もちろん、分岐比を 0. 5から小さくする方向（0. 2)に制御することで、同様に、波長 チヤ一プ量ー 1. 2-0. 4の範囲で変化させることができる。
以上から、一般に、分岐比 0. 5をまたいで分岐比を制御しないで、 0. 5よりも大き Vヽ (又は小さ!/、)範囲で分岐比を制御することが波長チヤープ量の変化に対して電圧 制御範囲を狭める面力 好適である。
[0059] なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範 囲で種々変形して実施できることは 、うまでもな!/、。
例えば、上述した例においては、光デバイスとして光変調器単体の場合について 説明したが、上述した構造を一部に有する他の光デバイスについても、上記と同様 の作用効果が期待できる。
産業上の利用可能性
[0060] 以上詳述したように、本発明の光デバイスによれば、分岐部及び合波分岐部での 分岐比の少なくとも一方を 1 : 1以外の分岐比に予め設定 (設計)することにより、異な る波長チヤープ量の出力光を適宜に選択可能な光デバイスを実現することが可能で ある。したがって、システム構築後に光伝送距離を変更するような場合でも、光デバイ スを所望の波長チヤープ量のものに交換する必要がなぐフレキシビリティに富んだ システムを実現することができるので、光通信技術分野にぉ 、て極めて有用と考えら れる。

Claims

請求の範囲
[1] 入射光を第 1の分岐比で分岐する分岐部と、
該分岐部により分岐された各光の位相関係を調整する位相調整部と、 該位相調整部による位相調整後の各光を合波して第 2の分岐比で分岐する合波 分岐部とをそなえ、
上記の第 1の分岐比及び第 2の分岐比の少なくとも一方が 1： 1以外の分岐比に予 め設定されていることを特徴とする、光デバイス。
[2] 上記第 1の分岐比を P： 1— p (0<p< 1)、上記第 2の分岐比を q: 1— q (0<q< 1)、 上記位相調整部での上記位相関係の調整による光の変調効率を a: b (ただし、 a + b =1)としたときに、上記分岐部の一方の入力部から光を入力し、合波分岐部からの 一方の出力光が下記（1)式で表される波長チヤープ量 α を有し、他方の出力光が
1-3
下記（2)式で表される波長チヤープ量 a を有し、上記分岐部のもう一方の入力部
1-4
から入力し、合波分岐部からの一方の出力光が下記（3)式で表される波長チヤープ 量 α を有し、他方の出力光が下記 (4)式で表される波長チヤープ量 α を有する
2-3 2 '-4 ことを特徴とする、請求項 1記載の光デバイス。
[数 9]
Figure imgf000018_0001
[数 10]
Figure imgf000018_0002
ipq{l-p){\-q)
[数 11]
Figure imgf000018_0003
[数 12]
a(l- p)(l-q)-bpq
a (4)
^pq{l-p)(\-q)
[3] 上記第 2の分岐比が 1 : 1以外の場合、上記合波分岐部の出力光を選択する出力 光選択部をさらにそなえ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。
[4] 上記第 1の分岐比が 1： 1以外の場合、上記分岐部の入力光を選択する入力光選 択部をさらにそなえ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。
[5] 上記第 1の分岐比が 1： 1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比が 2 : 1に設定さ れていることを特徴とする、請求項 1一 3のいずれか 1項に記載の光デバイス。
[6] 上記第 1の分岐比が 1： 1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比が 2 : 1に設定さ れ、かつ、上記変調効率が 2 : 1に設定されていることを特徴とする、請求項 2又は 3に 記載の光デバイス。
[7] 上記第 1の分岐比が 2 : 1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比が 1： 1に設定さ れていることを特徴とする、請求項 1、 2、 4のいずれ力 1項に記載の光デバイス。
[8] 上記第 1の分岐比が 2 : 1に設定されるとともに、上記第 2の分岐比が 1： 1に設定さ れ、かつ、上記変調効率が 2 : 1に設定されていることを特徴とする、請求項 2又は 4に 記載の光デバイス。
[9] 上記 1： 1以外の分岐比に予め設定された上記分岐部又は合波分岐部での分岐比 を DC電圧により微調整する分岐比調整部をさらにそなえたことを特徴とする、請求 項 1一 8のいずれ力 1項に記載の光デバイス。
[10] 上記分岐部で分岐後の 2本の導波路のうち、少なくとも一方の導波路に損失を生じ させて、見かけ上、上記第 1の分岐比を 1 : 1以外とすることを特徴とする、請求項 1、 2
、 4、 7、 8、 9のいずれ力 1項に記載の光デバイス。
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