WO2012077337A1 - 光信号制御装置及び光信号制御方法 - Google Patents

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WO2012077337A1
WO2012077337A1 PCT/JP2011/006821 JP2011006821W WO2012077337A1 WO 2012077337 A1 WO2012077337 A1 WO 2012077337A1 JP 2011006821 W JP2011006821 W JP 2011006821W WO 2012077337 A1 WO2012077337 A1 WO 2012077337A1
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optical
signal control
phase
interaction
optical signal
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PCT/JP2011/006821
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English (en)
French (fr)
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峰斗 佐藤
加藤　友章
佐藤　健二
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters

Definitions

  • the present invention relates to an optical signal controller and an optical signal control method, and more particularly to an optical signal controller and an optical signal control method used in a communication system.
  • the demand for broadband multimedia communication services is explosively increasing.
  • introduction of a high-density, high-reliability, high-density, wavelength-multiplexed optical fiber communication system capable of long distance transmission in a trunk line system or a metro system is in progress.
  • the spread of optical fiber access services is rapidly advancing.
  • a communication system using an optical fiber is required to have a configuration that can realize small size, low power consumption, and low cost.
  • the bandwidth of the element is an important factor.
  • an optical element for example, an optical modulator, a light receiver, etc.
  • the band is limited mainly due to the CR time constant limitation due to the influence of the element capacitance. Since these light elements utilize the interaction between light and electricity, the required voltage and the capacity of the element are determined by the electric field strength and the interaction length. Generally, if the interaction length is long, the electric field strength per unit length may be small, but the capacity of the device will be increased accordingly. Therefore, for example, in the optical modulator or the optical switch, the power consumption and the extinction characteristic and the band have a trade-off relationship. Further, in the receiver, the reception sensitivity and the band have a trade-off relationship. Therefore, in these optical devices, eclectic design has to be performed in consideration of the trade-off relationship as described above.
  • Patent Document 1 a traveling wave electrode structure
  • Patent Document 2 electrode division structures
  • a method has been proposed in which the multi-level number is increased and the environmental load is reduced.
  • a method instead of the general method of generating a complex electrical signal and converting it into an optical signal, the configuration in which the load on electrical signal processing is reduced by computing the optical signal as it is is used.
  • an optical modulation capable of generating a quadrature amplitude modulation (QAM) signal by multiplexing optical signals by arranging optical waveguides for controlling the phase or amplitude of the light in parallel.
  • QAM quadrature amplitude modulation
  • a container Patent Document 5
  • an optical modulator capable of generating a polyphase modulated signal by dividing and arranging an area for controlling the phase or amplitude of light along a propagation direction on one optical waveguide (Patent Document 6) Etc have been proposed.
  • Patent Document 7 a configuration has been proposed in which a plurality of independent optical modulators are connected in series or in parallel, and phase modulation or intensity modulation is performed in each of the optical modulators. According to this configuration, delay deviations between different bits can be compensated by superimposing the modulated light on the phase axis or time axis.
  • Patent Document 2 In the configuration in which the electrodes are divided in the light propagation direction, the delay of the signal is a problem, and so far, adjustment has been made with the electrical wiring length (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 variations in electrical wiring length that occur at the time of fabrication cause variations in characteristics within and between devices. In order to correct this characteristic variation, individual adjustment or synchronization of each element is required.
  • the electrode layout becomes more complicated, so there is a problem that the design becomes difficult and the degree of freedom and extensibility decrease.
  • the delay adjustment in these configurations is to perform time division multiplex (TDM) of the signal by controlling the time by about 1 UI, that is, several hundreds ps, or the electric wiring delay or the light propagation delay. One of them is adjusted.
  • TDM time division multiplex
  • time division multiplexing is effective for expansion of transmission capacity, effects such as improvement in bandwidth and reduction in voltage for reducing environmental load can not be obtained.
  • an example of a configuration that can be specifically realized is not shown.
  • the size of each component is on the order of hundreds of micrometers or less to reduce capacitance.
  • the electrical wiring delay and the light propagation delay in this order are on the order of several ps or less.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a simple and highly scalable optical signal control apparatus and optical signal control method which can be precisely controlled from outside. To provide.
  • An optical signal control apparatus includes an optical signal control unit that outputs an output light whose amplitude and phase are changed, and data that controls changes in the amplitude and phase of the carrier light. And d) a drive circuit for supplying a signal to an optical signal control unit, wherein the optical signal control unit is arranged in parallel between an optical input and an optical output, and m (m is one or more) for propagating the carrier light Integer and n optical waveguides and n optical waveguides (n is an integer of 1 or more) are formed in the optical waveguides and the m optical waveguides, and the amplitude and phase of the carrier light propagating in each of the m optical waveguides are (M ⁇ n) interaction regions which are changed according to the data signal, and the drive circuit receives the data signal from the outside and controls the phase of the received data signal to control the (m ⁇ n) interaction region.
  • Each of the (m ⁇ n) phase control units is configured to output (m ⁇ n) phase control units, and each of the (m ⁇ n) phase control units propagates the inside of the optical signal control unit to the interaction area that outputs the data signal.
  • the data signal is output such that the timing when the carrier light arrives and the timing when the data signal reaches the interaction area are synchronized, and one of m and n is 2 or more.
  • a data signal for inputting carrier light into m (m is an integer of 1 or more) optical waveguides and controlling changes in the amplitude and phase of the carrier light is provided.
  • the phase of the received data signal is controlled by (m ⁇ n) phase control units, and n (n is an integer of 1 or more) are formed in the m optical waveguides (m ⁇ n)
  • the phase-controlled data signal such that the phase-controlled data signal reaches the interaction area according to the timing when the carrier light arrives at each of the interaction areas
  • Carrier light output from (m ⁇ n) phase control units to the (m ⁇ n) interaction regions and whose amplitude and phase are changed by the (m ⁇ n) interaction regions is output light Output as m and either one of m and n is It is two or more.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical signal control apparatus 100 according to a first embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an optical signal control apparatus 200 according to a second embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an optical signal control apparatus 300 according to a third embodiment.
  • FIG. 16 is a graph showing an example of the delay time of the data signal in the optical signal control apparatus 300 according to the third embodiment.
  • 15 is a graph showing an example of an output waveform of the optical signal control apparatus 300 according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a top view showing the wiring configuration of the optical signal control apparatus 400 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a wiring configuration on the VIB-VIB line of FIG. 6A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a wiring configuration of the VIC-VIC line of FIG. 6A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a wiring configuration on the VID-VID line of FIG. 6A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a wiring configuration on the VIE-VIE line of FIG. 6A.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical signal control apparatus 500 according to a fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical signal control apparatus 600 according to a sixth embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical signal control apparatus 700 according to a seventh embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of configuration of an optical matrix switch 800 according to an eighth embodiment.
  • FIG. 21 is a top view showing a wiring configuration of an optical signal control apparatus 900 according to a ninth embodiment.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing a wiring configuration on the XIB-XIB line of FIG. 11A.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing a wiring configuration of the XIC-XIC line of FIG. 11A.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing a wiring configuration of the XID-XID line of FIG. 11A. It is sectional drawing which shows the wiring structure in the XIE-XIE line
  • FIG. 21 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical signal control apparatus 1000 according to a tenth embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram showing an example of configuration of an optical signal control apparatus 1100 according to an eleventh embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram showing an example of configuration of an optical signal control apparatus 1200 according to Embodiment 12.
  • FIG. 35 is a block diagram showing an example of configuration of an optical signal control apparatus 1300 according to a thirteenth embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a drive circuit 21.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical signal control apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the optical signal control device 100 includes an optical signal control unit 11 and a drive circuit 21.
  • the optical signal control unit 11 has one optical waveguide WG and n (n is an integer of 2 or more) interaction regions IR0 to IR (n-1).
  • the interaction regions IR0 to IR (n-1) are arranged on the optical waveguide WG in order from the light input side. Each of interaction regions IR0 to IR (n-1) is electrically isolated.
  • the carrier light 3 is input to the light signal control unit 11.
  • the carrier light 3 is introduced into the optical waveguide WG.
  • the carrier light 3 introduced into the optical waveguide WG is modulated in amplitude and phase by the interaction regions IR0 to IR (n-1).
  • the modulated light signal is output as output light 4.
  • the drive circuit 21 has n phase control units PC0 to PC (n-1) and n terminators R0 to R (n-1).
  • the phase control units PC0 to PC (n-1) are connected to the ground through the terminators R0 to R (n-1), respectively.
  • Data signals 5 and a clock signal 6 are externally supplied to the phase control units PC0 to PC (n-1).
  • the phase control units PC0 to PC (n-1) output data signals S0 to S (n-1) to the corresponding interaction areas IR0 to IR (n-1), respectively.
  • the arrangement of the phase control units PC0 to PC (n-1) and the terminators R0 to R (n-1) in the drive circuit 21 of FIG. 1 is merely an example, and the arrangement is not limited. From the viewpoint of high frequency characteristics, the terminators R0 to R (n-1) are preferably arranged near the interaction regions IR0 to IR (n-1).
  • the drive circuit 21 delays the data signal 5 in accordance with the clock signal 6 serving as a reference. Thereby, the drive circuit 21 independently outputs data signals having at least the number of interaction regions IR, that is, at least n timing differences. Specifically, in response to clock signal 6, phase control units PC0 to PC (n-1) output data signals S0 to S (n-1) provided with a delay time to data signal 5.
  • phase control units PC0 to PC (n-1) are required to have phase control accuracy in the ps order.
  • the phase control accuracy can be realized, for example, by complementing with a circuit including a phase interpolator, and retiming and outputting.
  • the delay time given by the phase control units PC0 to PC (n-1) will be described.
  • the sum of the length of the interaction region IR0 to IR (n-1) in the light propagation direction and the length of the electrically separated portion between the adjacent interaction regions IR0 to IR (n-1) Let's say L.
  • the propagation speed of light in the optical waveguide WG is set to Vopt.
  • the arrival of the light to the kth interaction region IRk is delayed by the light propagation delay amount Dk compared to the 0th interaction region IR0.
  • the light propagation delay amount Dk at this time is expressed by the following equation (1).
  • Dk kL / Vopt (1)
  • the present embodiment is based on the technical idea that data signals phase-adjusted in synchronization with light propagation are provided in cascade in the same bit, not between different bits.
  • a configuration using an optical signal control unit having a plurality of interaction regions and a drive circuit having a ps order phase control unit is disclosed in the above-mentioned patent documents. There is no mention or suggestion. Therefore, based on the descriptions of these patent documents, it is difficult for those skilled in the art to conceive of the optical signal control device according to the present embodiment.
  • waveform compensation such as digital predistortion is also possible by intentionally shifting the timing of light signal control in the interaction regions IR0 to IR (n-1) with respect to light propagation.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the optical signal control apparatus 200 according to the second embodiment.
  • the optical signal control device 200 is configured of an optical signal control unit 12 and a drive circuit 22.
  • the optical signal control unit 12 includes m (m is an integer of 2 or more) optical waveguides WG0 to WG (m-1). Interaction regions IR0 to IR (m-1) are disposed on the optical waveguides WG0 to WG (m-1), respectively.
  • the carrier light 3 is input to the light signal control unit 12.
  • the carrier light 3 is introduced into the optical waveguides WG0 to WG (m-1).
  • the carrier light 3 introduced into the optical waveguides WG0 to WG (m-1) is modulated in amplitude and phase by the interaction regions IR0 to IR (m-1).
  • the modulated light signal is output as output light 4.
  • the drive circuit 22 has m phase control units PC0 to PC (m-1) and m terminators R1 to R (m-1).
  • the phase control units PC0 to PC (m-1) are connected to the terminators R1 to R (m-1), respectively.
  • Data signals 5 and a clock signal 6 are supplied from the outside to the phase control units PC0 to PC (m-1).
  • the phase control units PC0 to PC (m-1) output data signals S0 to S (m-1) to the corresponding interaction areas IR0 to IR (m-1), respectively.
  • the drive circuit 22 delays the data signal 5 in accordance with the reference clock signal 6. Thereby, the drive circuit 22 independently outputs data signals having at least the number of interaction regions IR, that is, at least m timing differences. Specifically, in response to clock signal 6, phase control units PC0 to PC (m-1) output data signals S0 to S (m-1) provided with a delay time to data signal 5. At this time, the phase control units PC0 to PC (m-1) are required to have phase control accuracy in the ps order. This phase control accuracy can be realized by the same method as that of the first embodiment.
  • the delay time given by the phase control units PC0 to PC (m-1) will be described.
  • the distances from the drive circuit 22 to the optical waveguides WG0 to WG (m-1) are respectively different. Therefore, the timing at which a signal arrives from the drive circuit 22 to the optical waveguides WG0 to WG (m-1) becomes later as the distance from the drive circuit 22 increases.
  • the optical waveguides WG0 to WG (m-1) are disposed at equal intervals W.
  • the propagation speed of the electric signal output from the drive circuit 22 to the optical signal control unit 12 is assumed to be Vsig.
  • the data signal Sp reaching the p (p is an integer satisfying 1 ⁇ p ⁇ m) th interaction region IRp has an electric propagation delay compared to the data signal reaching the 0th interaction region IR0. Delay by an amount ⁇ D.
  • the data signal S0 is output from the drive circuit 22 to the interaction regions IR0 to IR (m-1).
  • Dq W ⁇ (m-1-q) / Vsig (3)
  • the data signal S0 is output from the drive circuit 22 at the latest.
  • the amount of electrical propagation delay of the data signal S0 in this case is (m-1) W / Vsig.
  • the data signal S (m-1) is output earliest.
  • the amount of electrical propagation delay of the data signal S (m-1) in this case is zero.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the optical signal control apparatus 300 according to the third embodiment.
  • the optical signal control apparatus 300 has a configuration in which the optical signal control apparatus 100 according to the first embodiment and the optical signal control apparatus 200 according to the second embodiment are combined.
  • the optical signal control device 300 is configured of an optical signal control unit 13 and a drive circuit 23.
  • the optical signal control unit 13 includes m (m is an integer of 1 or more) optical waveguides WG0 to WG (m-1).
  • the optical waveguides WG0 to WG (m-1) are arranged in parallel.
  • n (n is an integer of 1 or more) interaction regions IR are arranged on the optical waveguides WG0 to WG (m-1). That is, the light signal control unit 13 has (m ⁇ n) interaction regions IR.
  • the (m ⁇ n) interaction regions IR are electrically separated from one another. In FIG. 3, only two interaction regions IR are shown for each optical waveguide for simplification. Therefore, in the light signal control unit 13, (m ⁇ n) interaction areas IR are actually arranged in a matrix.
  • interaction region IR be interaction region IRi_j.
  • At least two electrodes for applying a potential difference or flowing an electric current are formed in the (m ⁇ n) interaction regions IR.
  • One of these electrodes (m ⁇ n) needs to be electrically separated and independent, but the other may be a common electrode.
  • these electrodes are formed as lumped constant type electrodes.
  • both n and m do not become 1. Therefore, at least one of n and m is an integer of 2 or more.
  • the optical signal control unit 13 receives the carrier light 3.
  • the carrier light 3 is introduced into the optical waveguides WG1 to WG (m-1).
  • the carrier light 3 introduced into the optical waveguides WG 1 to WG (m ⁇ 1) has its amplitude and phase modulated by the interaction region IR.
  • the modulated light signal is output as output light 4.
  • the drive circuit 23 includes (m ⁇ n) phase control units PC and (m ⁇ n) terminators R.
  • the phase control unit PC connected to the interaction region IRi_j is referred to as a phase control unit PCi_j.
  • a termination R connected to the phase control unit PCi_j is a termination Ri_j.
  • the phase control unit PCi_j outputs the data signal Si_j to the interaction area IRi_j.
  • the data signal 5 and the clock signal 6 are supplied from the outside to the phase control unit PCi_j.
  • the phase control unit PCi_j gives a delay time to the data signal 5 in response to the clock signal 6. It is preferable that the drive circuit 23 can independently output delayed data signals having timing differences as many as the number of interaction regions IR, that is, (m ⁇ n). Specifically, in accordance with the clock signal 6, the phase control unit PCi_j outputs a data signal Si_j obtained by giving a delay time to the data signal 5. At this time, the phase control unit PCi_j is required to have phase control accuracy in ps order. This phase control accuracy can be realized by the same method as that of the first embodiment.
  • the number of independent data signals is larger than the number (m ⁇ n) of interaction areas IR, for example, different data signals are multiplexed in one interaction area IR, or a side signal such as pre-emphasis waveform is generated. It is possible to input.
  • the drive circuit 23 in order to synchronize the timing of the action in the (m ⁇ n) interaction regions with the propagation of light, the drive circuit 23 generates (m ⁇ n) for the (m ⁇ n) interaction regions IR. It outputs a delayed data signal given a delay time as it is At this time, the amount of electrical propagation delay D of the data signal Si_j supplied to the interaction region IRi_j is expressed by the following equation (3) from the equations (1) and (3).
  • the optical signal control device 300 the timing of optical signal control in each interaction area can be synchronized with the propagation of light.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the delay time of the data signal in the optical signal control device 300.
  • the optical waveguides WG0 to WG (m-1) are made of InP.
  • the length of the sum of the length of the electrically separated portion between each interaction region IR and the adjacent interaction region IR is 300 ⁇ m.
  • FIG. 4 shows the delay of signal arrival when the drive circuit 23 simultaneously outputs a signal to each interaction region IR.
  • FIG. 4 shows the delay time in the case of the inter-waveguide distances of 0 ⁇ m, 200 ⁇ m and 1000 ⁇ m, with the 0th optical waveguide WG0 connected to the drive circuit 23 at the shortest distance as the inter-waveguide distance of 0 ⁇ m. .
  • the horizontal axis indicates the order of the interaction regions IR.
  • the arrival of the delay data signal is delayed by the electrical wiring as the drive circuit 23 is separated, and a delay of several ps occurs. Further, it can be understood that the delay time increases as the interaction area IR is farther from the light input side of the light signal control unit 13.
  • the (m ⁇ n) total delay times can be controlled for (m ⁇ n) interaction regions IR arranged in a matrix.
  • the optical signal control device 300 by using the drive circuit 23 having the (m ⁇ n) phase control unit PC, it is possible to realize sufficiently (m ⁇ n) control of delay times.
  • the electric propagation delay amount due to the difference in the wiring length is sufficiently small on the order of 0.1 ps, so even if signals are output with the same delay time Deterioration does not imitate. Therefore, depending on the arrangement of the waveguide and the required characteristics, it is also possible to reduce the delay time parameter more than (m ⁇ n).
  • the input carrier light 3 can be precisely controlled from outside by using a data signal in a programmable manner. Therefore, according to the present configuration, it is possible to eliminate the influence of the variation at the time of element fabrication and the like by the simple configuration.
  • This embodiment is a technical idea that data signals phase-adjusted so as to compensate not only the delay due to the propagation of light but also the delay due to the propagation of electrical signals are cascaded within the same bit, not between different bits.
  • a configuration using an optical signal control unit having a plurality of interaction regions and a drive circuit having a ps order phase control unit is disclosed in the above-mentioned patent documents. There is no mention or suggestion. Therefore, based on the descriptions of these patent documents, it is difficult for those skilled in the art to conceive of the optical signal control device according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of an output waveform in the optical signal control device 300.
  • FIG. 5 shows the case where the bit rate is 10 Gb / s.
  • Such adjustment of the delay time on the order of several ps can be realized by a drive IC including the phase interpolator shown in the first embodiment, which is actually manufactured by using a CMOS process.
  • this configuration is capable of compensating not only delay deviations between different multiplexed bits but also delay deviations of the same bit, that is, a single modulation signal (digital binary: 01).
  • the interaction regions IR are arranged in a matrix of (m ⁇ n), but the numbers arranged in each row and column are 1 ⁇ i ⁇ m and 1 ⁇ j ⁇ n, respectively. It may be any integer i, j satisfying. Moreover, the arrangement is also not particularly limited as to whether the i-th and the i + 1-th and the j-th and the j + 1-th are adjacent to or separated from each other.
  • FIG. 6A is a top view showing the wiring configuration of the optical signal control apparatus 400 according to the fourth embodiment.
  • the optical signal control device 400 is a specific example of the optical signal control device 300 according to the third embodiment.
  • the method of manufacturing the optical signal control apparatus 300 is not particularly limited. Therefore, in the configuration having a plurality of optical waveguides WG0 to WG (m-1) arranged in parallel as in the optical signal control device 300, the wiring connecting the interaction region IR and the drive circuit 23 is another optical waveguide. Cross over the In this case, the interaction electrodes IM provided on the interaction region IR may short-circuit each other. In order to prevent this, usually, the interaction region IR or the interaction electrode IM on the interaction region IR is formed short. Alternatively, the interaction electrode IM on the interaction region IR or the interaction region IR is disposed offset. As a result, measures are taken so that the interaction electrodes IM on different interaction regions IR do not come in contact with each other. However, these techniques can not be used as the interaction region IR as the number of parallel optical waveguides increases. As a result, the interaction efficiency between light and electricity is reduced.
  • the optical signal control device 400 has a configuration for preventing a decrease in interaction efficiency without shortening the interaction region.
  • the optical signal control device 400 will be described below.
  • the light signal control unit 14 corresponds to the light signal control unit 13 of the light signal control device 300.
  • the drive circuit 24 corresponds to the drive circuit 23 of the light signal control device 300.
  • the interaction electrode IM is an electrode formed on the interaction region IR of the light signal control device 300.
  • the electrical wiring connecting the interaction electrode IM and the electrode pad EP is configured to straddle over the other interaction electrodes IM. For this reason, measures are taken to prevent a short circuit between the electrodes on the interaction electrode IM. Further, the electrode E24 of the drive circuit 24 and the electrode pad EP are connected by electrical wiring. In addition, the connection position in particular of interaction electrode IM and the above-mentioned electrical wiring is not restrict
  • the interaction electrode IM and the electrode pad EP are connected by a linear electric wire, but this is merely an example, and the shape and the route of the electric wire are not limited. Therefore, it is needless to say that an electrical wiring having another wiring route other than the linear electrical wiring can be applied as long as the electrical propagation delay amount can be adjusted according to the path length.
  • the drive circuit 24 is the same as that of the first to third embodiments, so the details are omitted and only the electrode E24 is described.
  • FIG. 6B to 6E are cross-sectional views showing wiring configurations in VIB-VIB, VIC-VIC, VID-VID and VIE-VIE lines of FIG. 6A, respectively.
  • the optical signal control device 400 is characterized in that the interaction electrode IM and the electrical wiring EW of the lead-out portion are formed in different layers (multilayer wiring).
  • the electrode pad EP is electrically connected only to the corresponding interaction electrode IM via the electrical wiring EW of the lead-out portion.
  • an optical waveguide WG including an interaction region is formed on a semiconductor substrate.
  • the interaction electrode IM is formed on the upper layer of the optical waveguide WG.
  • an insulating resin such as photosensitive PBO (polybenzoxazole) is applied.
  • photosensitive PBO polybenzoxazole
  • only the photosensitive PBO on the interaction electrode IM connected to the electrode pad EP by exposure is removed.
  • electrical wiring EW it is possible to produce the cross-sectional structure shown in FIG. 6B.
  • this manufacturing method is merely an example and does not limit the manufacturing method of the multilayer wiring.
  • each interaction area can be arranged with the same length, for example, with a certain electrical isolation area interposed therebetween.
  • the optical phase modulator regions may be of different lengths.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration example of the optical signal control device 500 according to the fifth embodiment.
  • the optical signal control device 500 has a configuration in which the optical signal control unit 13 of the optical signal control device 300 according to the third embodiment is replaced with an optical signal control unit 15.
  • the optical signal control unit 15 has a configuration in which optical multiplexers / demultiplexers 7a and 7b are added to the light input side and the light output side of the light signal control unit 13, respectively.
  • the optical signal control unit 15 is configured with at least one set of Mach-Zehnder interferometers.
  • the other configuration of the optical signal control device 500 is the same as that of the optical signal control device 300, so the description thereof is omitted.
  • the carrier light 3 input to the light input side passes through the optical multiplexer / demultiplexer 7 a and is demultiplexed into at least two. Thereafter, as shown in FIG. 7, for example, the independent optical waveguides WG0 and WG1 are propagated. At this time, each of the branched carrier light 3 changes its amplitude and phase by passing through the interaction region IR. The light whose amplitude and phase are changed enters the coupler 7b from the independent optical waveguides WG0 and WG1, respectively, and the light waves are superimposed by interference. Thereafter, the superimposed light is output as the output light 4.
  • the optical signal control device 500 has a configuration of a general Mach-Zehnder (MZ: Mach-Zehnder) interferometer, for example, when using the 1-input 2-output or 2-input 2-output optical multiplexers 7a and 7b. It will be.
  • MZ Mach-Zehnder
  • the mode, arrangement, and number of multiplexers / demultiplexers are not limited to this configuration.
  • a plurality of multiplexers / demultiplexers may be arranged in parallel or in series.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration example of the optical signal control device 600 according to the sixth embodiment.
  • the optical signal control device 600 is a specific example of the optical signal control device 500 according to the fifth embodiment.
  • the optical signal control device 600 has a configuration in which the number of optical waveguides of the optical signal control device 500 is limited to two.
  • the optical signal controller 600 includes an MZ modulator 16 and an IC driving circuit 26.
  • the MZ modulator 16 corresponds to the light signal controller 13 of the light signal controller 500.
  • the IC drive circuit 25 corresponds to the drive circuit 23 of the light signal control device 500.
  • the MZ modulator 16 is an electrode split type MZ modulator.
  • the MZ modulator 16 has two semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1 and optical multiplexers / demultiplexers 7a and 7b.
  • the semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1 are single mode semiconductor optical waveguides.
  • the optical multiplexers / demultiplexers 7a and 7b are 2-input / 2-output optical multiplexer / demultiplexer.
  • Each of n waveguide type phase modulation regions WGPM is formed on the semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1.
  • the waveguide phase modulation region WGPM corresponds to the interaction region IR of the optical signal control device 500.
  • the MZ modulator 16 has an MZ interferometer structure in which the semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1 are used as a pair of delay paths.
  • the carrier light 3 is input to the light input side of the MZ modulator 16, and the output light 4 is output from the light output side.
  • the semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1 have a structure in which light is confined and guided.
  • This structure can use a core layer and a cladding layer sandwiching the core layer from above and below, which is a general structure for confining and guiding light.
  • the refractive index for carrier light propagating in the core layer can be changed by application of an electric field to the core layer (not shown) or current injection. Thereby, the amplitude and the phase of the signal light (carrier light) can be changed.
  • both end surfaces of the semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1 are formed by cleavage.
  • a horizontal taper structure spot size converter (not shown) is provided in the vicinity of the cleavage end face.
  • low reflection films (not shown) for desired wavelengths are formed on both cleavage facets. Therefore, light can be incident and emitted with sufficiently low coupling loss.
  • n (n ⁇ 2 integers) waveguide type phase modulation regions WGPM are provided to demarcate minute sections of the semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1.
  • the waveguide phase modulation regions WGPM adjacent to each other on one semiconductor optical waveguide are electrically separated. For example, by etching a conductive layer of a waveguide to form a physical groove, or by implanting an element which blocks conductivity, such as hydrogen, helium or titanium, into a semiconductor, an adjacent waveguide can be formed. Type modulation region WGPM can be electrically separated.
  • the MZ modulator 16 also has terminals 161 and 162.
  • the terminals 161 and 162 are used to connect the MZ modulator 16 and the IC drive circuit 26.
  • the terminal 161 is electrically connected to an electrode formed on the core layer (not shown) of the waveguide phase modulation region WGPM.
  • the terminal 162 is electrically connected to an electrode formed under the core layer (not shown) of the waveguide phase modulation region WGPM. It is preferable that the electrical wiring connecting the terminal 161 and the electrode formed on the waveguide phase modulation region WGPM be disposed without passing over the other waveguide phase modulation region WGPM.
  • the electrical wiring connected to the electrode formed on the waveguide phase modulation region WGPM on the semiconductor optical waveguide SWG1 is electrically separated between the adjacent waveguide phase modulation regions WGPM of the semiconductor optical waveguide SWG0. It is preferable from the viewpoint of high frequency characteristics to pass over the above-mentioned area. However, this is not the case if the multilayer wiring described in the fourth embodiment is used. Furthermore, the connection position of the electrode formed on the waveguide phase modulation region WGPM and the above-described electrical wiring is not particularly limited.
  • any of the above-described electrical wiring can be used for the electrode formed on the waveguide phase modulation region WGPM. It is possible to connect to the position of
  • the IC drive circuit 26 is configured as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS-IC) or a hetero junction bipolar transistor (Si-HBT) -IC. Although these ICs have low voltage amplitude, they are excellent in mass productivity, high uniformity, and high integration. On the other hand, although existing driving circuits based on III-V compound semiconductors such as GaAs and InP can operate at high speed, they have high driving voltages and are poor in mass productivity and integration. Therefore, by configuring the IC drive circuit 26 as a CMOS-IC or a SiGe-HBT-IC, miniaturization, cost reduction and power consumption can be realized as compared with existing drive circuits.
  • CMOS-IC complementary metal oxide semiconductor
  • Si-HBT hetero junction bipolar transistor
  • the IC drive circuit 26 has terminals 261 and 262.
  • the terminal 161 and the phase control unit PC are connected via the terminal 261.
  • the terminal 162 and the ground side terminal of the terminator R are connected via the terminal 262.
  • a voltage can be applied between the upper and lower electrodes of the core layer (not shown).
  • the phase control unit PC outputs the data signal 5 to the corresponding waveguide phase modulation region WGPM in synchronization with the divided clock signal 6.
  • the phase control unit PC has functions of delay control, amplitude adjustment, bias adjustment and waveform shaping, and these functions can be controlled by an external electrical signal (not shown). These functions can be realized, for example, by combining a phase interpolator circuit (PI circuit) and a D flip-flop circuit (DFF circuit).
  • PI circuit phase interpolator circuit
  • DFF circuit D flip-flop circuit
  • a terminator R is connected between the terminal 261 and the terminal 262.
  • the terminator R suppresses waveform distortion and band deterioration due to reflection of signal output.
  • the impedance of the terminator R is matched with the output impedance of the phase control unit PC to be connected.
  • the electrode on the divided and low-capacitance waveguide type phase modulation region WGPM can be operated as a lumped constant electrode.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration example of the optical signal control device 700 according to the seventh embodiment.
  • the optical signal control device 700 is a modification of the optical signal control device 600 according to the sixth embodiment.
  • the optical signal control device 700 includes an MZ modulator 17 and an IC drive circuit 27.
  • the MZ modulator 17 corresponds to the MZ modulator 16 of the light signal controller 600.
  • the IC drive circuit 27 corresponds to the IC drive circuit 26 of the light signal control device 600.
  • the terminal 162 connected to the lower part of the core layer of the waveguide phase modulation region WGPM is shared between the adjacent semiconductor optical waveguides SWG0 and SWG1. Thereby, the number of terminals 162 of the MZ modulator 17 is halved as compared with the MZ modulator 16.
  • terminators R connected to two adjacent phase control units PC share a ground connection.
  • the number of terminals 262 of the IC drive circuit 27 is reduced to half as compared with the IC drive circuit 26.
  • the electrodes formed on the upper and lower portions of the core layer on the MZ modulator 16 side constitute a coplanar line formed generally in the order of ground, signal, and ground as a high frequency circuit. ing. Therefore, in the optical signal control device 600, two terminals 161 and two terminals 262 are provided for two adjacent phase control units PC.
  • the optical signal control device 700 can reduce the number of terminals as compared to the optical signal control device 600. Thereby, electrode pads (terminals) and wire bonding can be reduced, and area saving can be achieved. Specifically, the optical signal control device 700 can reduce the number of electrode pads to 3/4 as compared to the optical signal control device 600.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration example of the optical matrix switch 800 according to the eighth embodiment.
  • the optical matrix switch 800 is a modification of the optical signal control device 500 according to the fifth embodiment.
  • the optical matrix switch 800 has a configuration in which the optical signal control unit 15 of the optical signal control device 500 is replaced with an optical switch unit 18.
  • the optical matrix switch 800 includes an optical switch unit 18 and a drive circuit 25.
  • the optical switch unit 18 corresponds to the optical signal control unit 15 of the optical signal control device 500.
  • the other configuration of the optical matrix switch 800 is the same as that of the optical signal control device 500, so the description will be omitted.
  • the optical switch unit 18 has a configuration in which 1 (an integer of 1 ⁇ 2) MZ modulators 114 are disposed instead of the interaction region IR of the optical signal control unit 15 and the optical multiplexers / demultiplexers 7a and 7b. .
  • 1 (an integer of 1 ⁇ 2) MZ modulators 114 are optically connected to each other via the intersections of the optical waveguide WG and the optical waveguide WG.
  • MZ modulator 114 may have a general structure or may be MZ modulator 16 or 17 described in the sixth and seventh embodiments, and is not particularly limited.
  • the drive circuit 25 is connected to the interaction area inside each MZ modulator, changes the phase or amplitude of the input carrier light 3 and combines the signals to turn on / off the amplitude of the light in each path. Do.
  • each MZ modulator 114 functions as one optical switch.
  • optical switch unit 18 optical switches composed of MZ modulators are combined in series and in parallel.
  • the optical switch unit 18 functions as an optical matrix switch.
  • the optical switch unit 18 can configure an 8 ⁇ 8 (8 inputs, 8 outputs) optical matrix switch by connecting 128 MZ modulators.
  • the existing optical matrix switch performs on / off operation by changing the phase of the input carrier light with a thin film heater.
  • this method uses heat, high speed operation is not possible.
  • the wiring becomes complicated, and even if a high-speed signal is input, the time difference between the electric signal and the light reaching the interaction area becomes a disjoint value depending on the position.
  • a large-scale optical signal control device such as the optical matrix switch 800, it is substantially impossible to control the delay time by the existing wiring length or to provide delay circuits individually for control. It is.
  • FIG. 11A is a top view showing the wiring configuration of the optical signal control apparatus 900 according to the ninth embodiment.
  • the optical signal control device 900 is a specific example of the optical signal control device 300 according to the third embodiment.
  • the method of manufacturing the optical signal control apparatus 300 is not particularly limited. Therefore, in the configuration having a plurality of optical waveguides WG0 to WG (m-1) arranged in parallel as in the optical signal control device 300, the wiring connecting the interaction region IR and the drive circuit 23 is another optical waveguide. Cross over the In this case, the interaction electrodes IM provided on the interaction region IR may short-circuit each other. In order to prevent this, usually, the interaction region IR or the interaction electrode IM on the interaction region IR is formed short. Alternatively, the interaction electrode IM on the interaction region IR or the interaction region IR is disposed offset. As a result, measures are taken so that the interaction electrodes IM on different interaction regions IR do not come in contact with each other. However, these techniques can not be used as the interaction region IR as the number of parallel optical waveguides increases. As a result, the interaction efficiency between light and electricity is reduced.
  • the optical signal control device 900 has a configuration for preventing a decrease in interaction efficiency without shortening the interaction region.
  • the optical signal control apparatus 900 will be described below.
  • the light signal controller 19 corresponds to the light signal controller 13 of the light signal controller 300.
  • the drive circuit 29 corresponds to the drive circuit 23 of the light signal control device 300.
  • the interaction electrode IM is an electrode formed on the interaction region IR of the light signal control device 300.
  • the electrical wiring connecting the interaction electrode IM and the electrode pad EP is configured to straddle the other interaction electrode IM. For this reason, measures are taken to prevent a short circuit between the electrodes on the interaction electrode IM. Further, the electrode E29 of the drive circuit 29 and the electrode pad EP are connected by electrical wiring. In addition, the connection position in particular of interaction electrode IM and the above-mentioned electrical wiring is not restrict
  • the interaction electrode IM and the electrode pad EP are connected by a linear electric wire, but this is merely an example, and the shape and the route of the electric wire are not limited. Therefore, it is needless to say that an electrical wiring having another wiring route other than the linear electrical wiring can be applied as long as the electrical propagation delay amount can be adjusted according to the path length.
  • the drive circuit 29 is the same as the first to third embodiments, and therefore the details thereof are omitted, and only the electrode E29 is described.
  • FIGS. 11B to 11E are cross-sectional views showing wiring configurations in the XIB-XIB, XIC-XIC, XID-XID and XIE-XIE lines of FIG. 11A, respectively.
  • the optical signal control device 900 is characterized in that the interaction electrode IM and the electrical wiring EW of the lead-out portion are formed in different layers (multilayer wiring).
  • the electrode pad EP is electrically connected only to the corresponding interaction electrode IM via the electrical wiring EW of the lead-out portion.
  • an optical waveguide WG including an interaction region is formed on a semiconductor substrate.
  • the interaction electrode IM is formed on the upper layer of the optical waveguide WG.
  • an insulating resin such as photosensitive PBO (polybenzoxazole) is applied.
  • photosensitive PBO polybenzoxazole
  • only the photosensitive PBO on the interaction electrode IM connected to the electrode pad EP by exposure is removed.
  • electrical wiring EW it is possible to produce the cross-sectional structure shown in FIG. 11B.
  • this manufacturing method is merely an example and does not limit the manufacturing method of the multilayer wiring.
  • each interaction area can be arranged with the same length, for example, with a certain electrical isolation area interposed therebetween.
  • the optical phase modulator regions may be of different lengths.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of the optical signal control apparatus 1000 according to the tenth embodiment.
  • the optical signal control apparatus 1000 has a configuration in which the MZ modulator 16 of the optical signal control apparatus 600 according to the sixth embodiment is replaced with an MZ modulator 110.
  • the MZ modulator 110 has a configuration in which the terminal 162 of the MZ modulator 16 is replaced with a terminal 1001.
  • the terminal 1001 is used to connect the MZ modulator 110 to the IC drive circuit 26.
  • the terminal 1001 is electrically connected to an electrode formed on the top surface of the MZ modulator 110.
  • the terminal 1001 and the ground side terminal of the terminator R are connected via the terminal 262.
  • a voltage can be applied between the terminal 161 and the terminal 1001.
  • the other configuration of the optical signal control device 1000 is the same as that of the optical signal control device 600, so the description will be omitted.
  • the arrangement of the terminator R is merely an example and does not limit the arrangement, but it is preferable to be arranged near the waveguide phase modulation region WGPM from the viewpoint of high frequency characteristics.
  • the electrode on the divided and low-capacitance waveguide type phase modulation region WGPM can be operated as a lumped constant electrode.
  • the optical signal control device 600 it becomes possible to easily arrange electrical wiring with a high degree of freedom, which can not be realized with a normal traveling wave electrode.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration example of the optical signal control apparatus 1100 according to the eleventh embodiment.
  • the optical signal control apparatus 1100 has a configuration in which the MZ modulator 17 of the optical signal control apparatus 700 according to the seventh embodiment is replaced with an MZ modulator 111.
  • the MZ modulator 111 has a configuration in which the terminal 162 of the MZ modulator 17 is replaced with a terminal 1101.
  • the terminal 1101 is used to connect the MZ modulator 111 and the IC drive circuit 27.
  • the terminal 1101 is electrically connected to an electrode formed on the top surface of the MZ modulator 111.
  • the terminal 1101 and the ground side terminal of the terminator R are connected via the terminal 262.
  • a voltage can be applied between the terminal 161 and the terminal 1101.
  • the other configuration of the optical signal control apparatus 1100 is the same as that of the optical signal control apparatus 700, so the description will be omitted.
  • the arrangement of the terminator R is merely an example and does not limit the arrangement, but it is preferable to be arranged near the waveguide phase modulation region WGPM from the viewpoint of high frequency characteristics.
  • the optical signal control device 1100 can reduce the number of terminals as compared with the optical signal control devices 600 and 1000. Thereby, electrode pads (terminals) and wire bonding can be reduced, and area saving can be achieved. Specifically, the optical signal control device 700 can reduce the number of electrode pads to 3/4 as compared with the optical signal control devices 600 and 1000.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of the optical signal control apparatus 1200 according to the twelfth embodiment.
  • the optical signal control device 1200 is a modification of the optical signal control device 700 according to the seventh embodiment.
  • the optical signal controller 1200 has an MZ modulator 17 and an IC drive circuit 212.
  • the IC drive circuit 212 corresponds to the IC drive circuit 27 of the light signal control device 700.
  • the IC drive circuit 212 includes a signal generation unit 1210, a phase control unit PC, and a differential driver amplifier DAMP.
  • the signal generation unit 1210 generates a data signal S for driving the interaction region IR from the data signal 5 of at least 1 bit input from the outside.
  • Each of the phase control units PC controls and outputs the phase of the data signal generated by the signal generation unit 1210 based on the clock signal 6 input from the outside.
  • the data signal is input in a positive phase to one input terminal, and the data signal is input in an opposite phase to the other input terminal.
  • the differential driver amplifier DAMP adjusts and outputs the voltage amplitude and the offset voltage of the data signal forming the pair of differential signals output from each of the phase control units PC.
  • Each of a pair of differential signals output from the differential driver amplifier DAMP is connected to the waveguide type phase modulation area WGPM of the different arm of the MZ modulator 17 through the terminals 1201 and 1202. From the viewpoint of high frequency characteristics, it is desirable that the terminal 162 of the MZ modulator 17 be connected to the ground via the terminal 1203.
  • the phase between the pair of differential outputs is determined by one phase control unit PC, it can not be adjusted independently.
  • the delay due to the propagation of light does not affect.
  • the pair of semiconductor optical waveguides SWG can be arranged at a distance close to each other, the influence of the delay due to the propagation of the drive electric signal due to the difference in the wiring length is sufficiently small. Therefore, the characteristics are obtained by adjusting the phase between the waveguide type phase modulation regions WGPM arranged in tandem without adjusting the phase between the differential outputs to match the light propagation delay.
  • the present embodiment is advantageous for improving the signal quality in a high frequency region because the influence of the common mode noise can be eliminated by using the differential circuit.
  • this configuration is advantageous because it can be applied as it is.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of the optical signal control apparatus 1300 according to the thirteenth embodiment.
  • the optical signal control device 1300 is a modification of the optical signal control device 1200 according to the twelfth embodiment.
  • the optical signal controller 1300 has a configuration in which the MZ modulator 17 of the optical signal controller 1200 is replaced with an MZ modulator 113.
  • the MZ modulator 113 has a configuration in which the terminal 162 of the MZ modulator 17 is replaced with a terminal 1301.
  • the terminal 1301 is used to connect the MZ modulator 113 and the IC drive circuit 212.
  • the terminal 1301 is electrically connected to an electrode formed on the top surface of the MZ modulator 113.
  • the other configuration of the optical signal control device 1300 is the same as that of the optical signal control device 1200, so the description will be omitted.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the scope of the present invention.
  • the semiconductor optical waveguides according to the sixth and seventh embodiments can be configured other than semiconductors.
  • optical signal control devices include, for example, an optical switch, a photodetector, a semiconductor light emitting device, an LN optical device, an organic optical device
  • the invention is also applicable to other optical devices.
  • the terminals 161, 162, 261 and 262 in the seventh and eighth embodiments are not limited to the above.
  • the terminal 161 and the terminal 262 can be connected, and the terminal 162 and the terminal 261 can be connected.
  • the optical signal control device includes a drive circuit or an IC drive circuit (hereinafter referred to as a drive unit), an optical signal control unit, and an MZ modulator.
  • a drive unit an IC drive circuit
  • an optical signal control unit an optical signal control unit
  • an MZ modulator an MZ modulator
  • the optical switch unit is disposed on the same plane and the signal is transmitted, it is not limited to this in practice. For example, it is possible to arrange in three dimensions by flip-chip mounting one of the drive unit and the control unit on the other or mounting it using an interposer substrate or the like.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of drive circuit 21.
  • the drive circuit 21 includes a signal generation unit 2101, n phase control units PC, and n driver amplifiers AMP.
  • the signal generation unit 2101 generates a data signal S for driving the interaction region IR from the data signal 5 of at least 1 bit input from the outside.
  • Each of the n phase control units PC controls and outputs the phase of the data signal generated by the signal generation unit 2101 based on the clock signal 6 input from the outside.
  • the n driver amplifiers AMP adjust the voltage amplitudes and offset voltages of the data signals output from the n phase control units PC, and output the adjusted data signals as data signals S0 to S (n-1).
  • the arrangement of the terminator R shown in FIG. 1 is an example, and it is desirable to be arranged near the interaction region IR. That is, the terminator R is not an essential component of the drive circuit 21. Therefore, the terminator R is not shown in FIG. However, since it is an essential component to operate the optical signal control device according to the above-described embodiment, the inside of the drive circuit 21, or the inside of the optical signal control unit 11, or the drive circuit 21 and the optical signal It is separately added to the outside of the control unit 11, and may be disposed at an optimum position in consideration of the size of the element and the mounting state.
  • the drive circuit and the IC drive circuit can be configured using the signal generation unit, the phase control unit PC, and the driver amplifier AMP as in the drive circuit shown in FIG. is there.
  • An optical signal control unit that outputs output light in which the amplitude and phase of the input carrier light are changed, and a data signal that controls changes in the amplitude and phase of the carrier light are supplied to the optical signal control unit.
  • a driving circuit the optical signal control unit being arranged in parallel between an optical input and an optical output, and transmitting m (m is an integer of 1 or more) optical waveguides for propagating the carrier light, and n (n is an integer of 1 or more) are formed in m optical waveguides, and the amplitude and phase of the carrier light propagating through each of the m optical waveguides are changed according to the data signal (m .Times.n interaction areas, the drive circuit externally receives the data signal, controls the phase of the received data signal, and each of the (m.times.n) interaction areas Phase control to output to And each of the (m ⁇ n) phase controllers has a timing at which the carrier light propagating in the optical signal controller reaches the interaction area for outputting the data signal
  • Each of the (m ⁇ n) phase control units outputs the data signal at a later timing as the interaction area outputting the data signal is farther from the light input side of the light signal control unit.
  • the optical signal control apparatus according to any one of appendices 1 and 2, characterized in that:
  • Each of the (m ⁇ n) phase control units outputs the data signal at a later timing as the interaction area outputting the data signal is closer to the drive circuit.
  • the optical signal control device according to any one of appendices 1 to 3.
  • the optical signal control unit includes a first optical multiplexer / demultiplexer provided on the optical input side of any two optical waveguides of the m optical waveguides, and the two optical waveguides.
  • a second optical multiplexer / demultiplexer provided on the light output side of the optical waveguide, and the two optical waveguides and the first and second multiplexers / demultiplexers constitute a pair of Mach-Zehnder interferometers
  • the optical signal control device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
  • the optical signal control unit includes: a first electrode formed on an upper portion of a core layer in a first interaction region of the (m ⁇ n) interaction regions; A second electrode formed under the core layer in the interaction region, a first terminal connected to the first electrode, and a second terminal connected to the second electrode; Supplementary note 1 to 5, further characterized in that the data signal is supplied to one of the first terminal and the second terminal, and the other is connected to the ground.
  • Light signal controller is
  • the first electrode and the first terminal are connected by an electrical wiring, and each of the first interaction region, the first electrode, and the electrical wiring is in different layers or adjacent to each other.
  • the electric wiring and the interaction area other than the first interaction area are electrically separated by being formed on the electrically isolated area between the one electrodes.
  • the first electrode and the second electrode formed in each of the (m ⁇ n) interaction regions are lumped constant electrodes, Supplementary note 6 or 7, The optical signal control device according to claim 1.
  • the drive circuit includes: a third terminal connected to a first phase control unit of the (m ⁇ n) number of phase control units; and the first terminal; A fourth terminal connected to the phase control unit of 1 and the second terminal, one end is connected to the first phase control unit, and the other end is connected to the fourth terminal and the ground.
  • the optical signal control device according to any one of appendices 6 to 8, further comprising a first terminator.
  • the drive circuit includes: a third terminal connected to a first phase control unit of the (m ⁇ n) number of phase control units; and the second terminal; A fourth terminal connected to the first phase control unit and the first terminal; and one end connected to the first phase control unit; and the other end connected to the fourth terminal and the ground.
  • the optical signal control device according to any one of appendices 6 to 8, further comprising a first terminator.
  • a sixth terminal connected to the second phase control unit and the fifth terminal, and one end connected to the fourth terminal and the other end connected to the sixth terminal The optical signal control device according to any one of appendices 9 or 10, further comprising:
  • the optical signal control unit includes l (l is an integer of 2 or more) optical multiplexers / demultiplexers, and each of the l optical multiplexers / demultiplexers includes the m optical waveguides.
  • the optical signal control device according to any one of appendices 1 to 12, which is provided between the interaction regions formed in any two optical waveguides.
  • (m ⁇ n is an integer of 1 or more) optical carrier waveguides to input carrier light, and control the change of the amplitude and phase of the carrier light by (m ⁇ n) phase control And controlling the phase of the received data signal, and for each of (m ⁇ n) interaction regions formed n (n is an integer of 1 or more) in the m optical waveguides.
  • the (m ⁇ n) pieces of phase control are performed on the phase-controlled data signals such that the phase-controlled data signals arrive at the interaction area in accordance with the arrival time of the carrier light.
  • the carrier light having an amplitude and a phase changed by the (m ⁇ n) interaction regions, and outputs as the output light, either m or n.
  • Optical signal control method Law Optical signal control method Law.
  • An optical switch unit that outputs output light by changing the amplitude and phase of the input carrier light, and a drive circuit that supplies a data signal that controls the operation of the optical signal control unit,
  • the optical switch unit is disposed in parallel between the optical input and the optical output, and propagates the m (m is an integer of 1 or more) optical waveguides for propagating the carrier light and the m optical waveguides.
  • the drive circuit receives a data signal for controlling the action of the (m ⁇ n) interaction areas, and outputs the received data signal to each of the (m ⁇ n) interaction areas ( (m ⁇ n) phase control units, each of the (m ⁇ n) phase control units Each outputs the data signal such that the timing at which the carrier light propagates to the interaction area that outputs the data signal and the timing at which the data signal reaches the interaction area are synchronized.
  • Any one of m and n is 2 or more, and each of the l optical multiplexers / demultiplexers is the interaction region formed in any two of the m optical waveguides.
  • An optical matrix switch characterized by being provided between.
  • the present invention can be applied to, for example, digital control light circuits, light modulators using digital control light circuits, light switches, light receivers, and the like. Further, this digital control light circuit is applicable to, for example, a semiconductor light emitting device, an LN optical device, an organic optical device, and the like.

Abstract

　本発明の一態様である光信号制御装置（１００）は、光信号制御部（１１）及び駆動回路（２１）を有する。光信号制御部（１１）は、キャリア光（３）を伝搬させるｍ本の光導波路（ＷＧ）、及び各光導波路（ＷＧ）にｎ個ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域（ＩＲ）を有する。駆動回路（２１）は、（ｍ×ｎ）個の位相制御部（ＰＣ）を有する。（ｍ×ｎ）個の位相制御部（ＰＣ）は、（ｍ×ｎ）個相互作用領域（ＩＲ）の作用を制御するデータ信号を前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域（ＩＲ）のそれぞれに出力する。（ｍ×ｎ）個の位相制御部（ＰＣ）のそれぞれは、データ信号を出力する相互作用領域（ＩＲ）にキャリア光（３）が伝搬するタイミングと、データ信号が相互作用領域（ＩＲ）に到達するタイミングと、が同期するようにデータ信号を出力する。ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である。

Description

光信号制御装置及び光信号制御方法
　本発明は光信号制御装置及び光信号制御方法に関し、特に通信システムに用いられる光信号制御装置及び光信号制御方法に関する。
　インターネットや映像配信等の広帯域マルチメディア通信サービスの需要が爆発的に増加している。これに伴い、幹線系やメトロ系では、より長距離伝送が可能で、より大容量かつ高信頼な高密度波長多重光ファイバ通信システムの導入が進んでいる。また、加入者系においても、光ファイバアクセスサービスの普及が急速に進んでいる。こうした光ファイバを使用した通信システムでは、光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めることが求められる。さらに、環境負荷を軽減するために、光ファイバを使用した通信システムは、小型、低消費電力及び低コストを実現できる構成であることが求められる。
　光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めるためには、データのシンボル周波数を大きくするか、多値数を大きくする必要がある。
　データのシンボル周波数を大きくして動作させるためには、素子の帯域が重要な要素となる。光ファイバ通信システムで一般的に用いられる光素子（例えば、光変調器や受光器など）を例とすると、主に素子の容量の影響によるＣＲ時定数制限のために、帯域が制限される。これらの光素子は、光と電気の相互作用を利用しているため、電界強度と相互作用長によって必要な電圧と素子の容量が決まる。一般に相互作用長が長ければ、単位長さ当りの電界強度は少なくて済むが、その分、素子の容量は増加する。そのため、例えば、光変調器や光スイッチでは、消費電力及び消光特性と帯域とが、それぞれトレ－ドオフの関係となる。また、受信器では、受信感度と帯域とがそれぞれトレ－ドオフの関係となる。よって、これらの光素子では、上述の様なトレードオフの関係を考慮した、折衷的な設計を行わざるを得なかった。
　これに対し、相互作用長と帯域とのトレードオフを解決する手法が提案されている。その例として、光と電気の伝搬速度を近づけることで帯域の減衰を防ぐ進行波型電極構造（特許文献１）が提案されている。また、長い電極を電気的に分離して独立に駆動することで容量を減らす電極分割構造（特許文献２～４）などが提案されている。
　また、多値数を大きくして、なおかつ環境負荷を軽減する方法が提案されている。このような方法として、複雑な電気信号を生成してから光信号に変換する一般的な方法に代えて、光信号を光信号のまま演算することで、電気信号処理の負荷を軽減した構成が提案されている。このような方法として、例えば、光の位相または振幅を制御する光導波路を並列に配置して光信号を合波することにより、直行振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が生成可能な光変調器（特許文献５）が提案されている。また、１本の光導波路上において、伝搬方向に沿って光の位相または振幅を制御する領域を分割して配置することで、多相位相変調信号が生成可能な光変調器（特許文献６）などが提案されている。
　さらに、それぞれ独立した複数の光変調器を直列又は並列に接続し、それぞれの光変調器において位相変調又は強度変調が行われる構成が提案されている（特許文献７）。この構成によれば、被変調光を位相軸又は時間軸で重ね合わせることにより、異なるビット間の遅延ずれを補償することができる。
特開平２－１９６２１２号公報 特開平５－２５７１０２号公報 特開２００３－３２９９８９号公報 特開平５－２８９０３３号公報 特開２００９－９４９８８号公報 特開平３－１７９９３９号公報 特開２００７－１５８４１５号公報
　上述のように、光通信において光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めることと、環境負荷の軽減と、を両立するため、様々な手法が提案されている。これらは、複雑な進行波型電極、光の伝搬方向に分割された電極、又は並列に接続された光素子を有する構成である。これらの構成は、いずれも現在実用化されている構成とくらべて、はるかに複雑な構成となっている。
　このように光素子の構成が複雑になると、配線経路に依存した電気信号伝搬の遅延及び、光伝搬の遅延が特性に大きな影響を与えるようになる。進行波型電極の場合には、特に信号の減衰が大きな課題である。そのため、現状では、進行波型電極の長さを短くするか、大電力を用いることでしか、対策をとり得ない。
　また、光の伝搬方向に電極を分割する構成では信号の遅延が課題であり、これまでは、電気配線長で調整していた（特許文献２）。この方法では、作製時に生じる電気配線長のばらつきにより、素子内及び素子間の特性ばらつきが生じる。この特性ばらつきを補正するためには、素子１つ１つの個別調整や同期が必要となる。さらに、構成が複雑になるに従って電極レイアウトも複雑になるため、設計の難化や自由度・拡張性が低下するといった課題があった。
　さらに、上述の手法においても、遅延調整回路により入力電気信号の遅延時間を調整する構成がある（特許文献３、４及び６）。しかし、これらの構成における遅延調整は、１ＵＩ程度、すなわち数１００ｐｓオーダーで時間を制御することで信号の時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）を行うものか、あるいは電気配線遅延又は光伝搬遅延のいずれか一方を調整するものである。時分割多重は、伝送容量の拡大には有効であるが、帯域の向上や環境負荷軽減のための低電圧化といった効果は得られない。また、電気配線遅延や光伝搬遅延の調整に関しては、具体的に実現可能な構成例は示されていない。高帯域の光回路においては、各構成要素の大きさは、容量を低減するために、数１００μｍかそれ以下のオーダーとなる。このオーダーにおける電気配線遅延や光伝搬遅延は、数ｐｓかそれ以下のオーダーとなる。上述の例では、このような精密な制御が可能であることを示すという記載や具体例はない。そのため、広帯域の光回路に要求される精密制御ができるか否かが不明である。
　さらにまた、特許文献７にかかる構成では、多重された異なるビット間の遅延ずれしか保証することができない。
　本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、外部からプログラマブルに精密制御することが可能な、単純で拡張性の高い光信号制御装置及び光信号制御方法を提供することにある。
　本発明の一態様である光信号制御装置は、入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させた出力光を出力する光信号制御部と、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を光信号制御部へ供給する駆動回路と、を備え、前記光信号制御部は、光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成され、前記ｍ本の光導波路のそれぞれを伝搬する前記キャリア光の振幅及び位相を前記データ信号に応じて変化させる（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、を備え、前記駆動回路は、外部から前記データ信号を受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御して前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御部を備え、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に当該光信号制御部内を伝搬する前記キャリア光が到達するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上であるものである。
　本発明の一態様である光信号制御方法は、ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路にキャリア光を入力し、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を、（ｍ×ｎ）個の位相制御部により受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御し、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに前記キャリア光が到達するタイミングに合わせて位相が制御された前記データ信号が当該相互作用領域に到達するように、前記位相が制御された前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部から前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域へ出力し、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域により振幅及び位相が変化したキャリア光を、出力光として出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上であるものである。
　本発明によれば、外部からプログラマブルに精密制御することが可能な、単純で拡張性の高い光信号制御装置及び光信号制御方法を提供することができる。
実施の形態１にかかる光信号制御装置１００の構成を示す構成図である。 実施の形態２にかかる光信号制御装置２００の構成を示す構成図である。 実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の構成を示す構成図である。 実施の形態３にかかる光信号制御装置３００におけるデータ信号の遅延時間の一例を示すグラフである。 実施の形態３にかかる光信号制御装置３００における出力波形の一例を示すグラフである。 実施の形態４にかかる光信号制御装置４００の配線構成を示す上面図である。 図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線における配線構成を示す断面図である。 図６ＡのＶＩＣ－ＶＩＣ線における配線構成を示す断面図である。 図６ＡのＶＩＤ－ＶＩＤ線における配線構成を示す断面図である。 図６ＡのＶＩＥ－ＶＩＥ線における配線構成を示す断面図である。 実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の構成例を示す構成図である。 実施の形態６にかかる光信号制御装置６００の構成例を示す構成図である。 実施の形態７にかかる光信号制御装置７００の構成例を示す構成図である。 実施の形態８にかかる光マトリックススイッチ８００の構成例を示す構成図である。 実施の形態９にかかる光信号制御装置９００の配線構成を示す上面図である。 図１１ＡのＸＩＢ－ＸＩＢ線における配線構成を示す断面図である。 図１１ＡのＸＩＣ－ＸＩＣ線における配線構成を示す断面図である。 図１１ＡのＸＩＤ－ＸＩＤ線における配線構成を示す断面図である。 図１１ＡのＸＩＥ－ＸＩＥ線における配線構成を示す断面図である。 実施の形態１０にかかる光信号制御装置１０００の構成例を示す構成図である。 実施の形態１１にかかる光信号制御装置１１００の構成例を示す構成図である。 実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００の構成例を示す構成図である。 実施の形態１３にかかる光信号制御装置１３００の構成例を示す構成図である。 駆動回路２１の構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
　実施の形態１
　本発明の実施の形態１について、具体的な構成例を示して説明する。図１は、実施の形態１にかかる光信号制御装置１００の構成を示す構成図である。光信号制御装置１００は、光信号制御部１１及び駆動回路２１によって構成される。
　光信号制御部１１は、１本の光導波路ＷＧ及びｎ（ｎは、２以上の整数）個の相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）を有する。相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）は、光入力側から順に、光導波路ＷＧ上に配置される。相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）のそれぞれは、電気的に分離されている。光信号制御部１１には、キャリア光３が入力される。キャリア光３は、光導波路ＷＧに導入される。光導波路ＷＧに導入されたキャリア光３は、相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）により、振幅及び位相が変調される。変調された光信号は、出力光４として出力される。
　駆動回路２１は、ｎ個の位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）及びｎ個の終端器Ｒ０～Ｒ（ｎ－１）を有する。位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）は、終端器Ｒ０～Ｒ（ｎ－１）を介して、それぞれグランドと接続される。位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）には、外部からデータ信号５及びクロック信号６が供給される。そして、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）は、それぞれ対応する相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）に、データ信号Ｓ０～Ｓ（ｎ－１）を出力する。ただし、図１の駆動回路２１内における位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）及び終端器Ｒ０～Ｒ（ｎ－１）の配置は、あくまで例示であって、配置を限定するものではないが、高周波特性の観点から、終端器Ｒ０～Ｒ（ｎ－１）は相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）の近くに配置されることが好ましい。
　続いて、光信号制御装置１００の動作について説明する。駆動回路２１は、基準となるクロック信号６に応じて、データ信号５に遅延を与える。これにより、駆動回路２１は、少なくとも相互作用領域ＩＲの数だけ、すなわち、少なくともｎ通りのタイミング差を有するデータ信号を独立して出力する。具体的には、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）は、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与えたデータ信号Ｓ０～Ｓ（ｎ－１）を出力する。
　このとき、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）には、ｐｓオーダーの位相制御精度が要求される。この位相制御精度は、例えば、位相インターポレータを含む回路で補完し、リタイミングして出力することで実現することができる。
　ここで、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）により与えられる遅延時間について説明する。以下、光が伝搬する方向の相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）の長さと、隣り合う相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）との電気的な分離部分の長さと、の和をＬとする。光導波路ＷＧでの光の伝搬速度をＶｏｐｔとする。光信号制御部１１の光入力側から数えてｋ（ｋは、１≦ｋ≦（ｎ－１）を満たす整数）番目の相互作用領域を、相互作用領域ＩＲｋとする。ｋ番目の相互作用領域ＩＲｋへの光の到達は、０番目の相互作用領域ＩＲ０と比べて、光伝搬遅延量Ｄｋだけ遅れる。このときの光伝搬遅延量Ｄｋは、以下の式（１）で表される。

　Ｄｋ＝ｋＬ／Ｖｏｐｔ　　・・・（１）
　駆動回路２２のｋ番目の位相制御部ＰＣｋは、データ信号５に、光伝搬遅延量Ｄｋ（＝ｋＬ／Ｖｏｐｔ）から、各相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）に至るまでの電気配線経路に起因した遅延量を差し引いた分の遅延を与える。そして、光伝搬遅延量Ｄｋを与えられたデータ信号Ｓｋを、ｋ番目の相互作用領域ＩＲｋに出力する。つまり、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｎ－１）は、相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）に対し、光の伝搬に合わせてカスケードにデータ信号を与える。これにより、相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）における光信号制御のタイミングを、光の伝搬に同期させることができる。
　本実施の形態は、光の伝搬に同期させて位相調整したデータ信号を、異なるビット間ではなく、同一ビット内でカスケードに与えるという技術的思想に基づくものである。本実施の形態にかかる技術的思想を実現するために、複数の相互作用領域を有する光信号制御部と、ｐｓオーダーの位相制御部を有する駆動回路と、を用いる構成は、前述の特許文献には記載も示唆もない。従って、これらの特許文献の記載に基づいて、当業者が本実施の形態にかかる光信号制御装置に想到することは困難である。
　一方、光の伝搬に対して相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｎ－１）における光信号制御のタイミングを意図的にずらすことで、デジタルプリディストーションなどの波形補償も可能である。
　実施の形態２
　次に、本発明の実施の形態２について、具体的な構成例を示して説明する。図２は、実施の形態２にかかる光信号制御装置２００の構成を示す構成図である。光信号制御装置２００は、光信号制御部１２及び駆動回路２２によって構成される。
　光信号制御部１２は、ｍ（ｍは、２以上の整数）本の光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）を有する。光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）の上には、それぞれ相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｍ－１）が配置される。光信号制御部１２には、キャリア光３が入力される。キャリア光３は、光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）に導入される。光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）に導入されたキャリア光３は、相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｍ－１）により、振幅及び位相が変調される。変調された光信号は、出力光４として出力される。
　駆動回路２２は、ｍ個の位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｍ－１）及びｍ個の終端器Ｒ１～Ｒ（ｍ－１）を有する。位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｍ－１）は、それぞれ終端器Ｒ１～Ｒ（ｍ－１）と接続される。位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｍ－１）には、外部からデータ信号５及びクロック信号６が供給される。そして、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｍ－１）は、それぞれ対応する相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｍ－１）にデータ信号Ｓ０～Ｓ（ｍ－１）を出力する。
　続いて、光信号制御装置２００の動作について説明する。駆動回路２２は、基準となるクロック信号６に応じて、データ信号５に遅延を与える。これにより、駆動回路２２は、少なくとも相互作用領域ＩＲの数だけ、すなわち、少なくともｍ通りのタイミング差を有するデータ信号を独立して出力する。具体的には、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｍ－１）は、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与えたデータ信号Ｓ０～Ｓ（ｍ－１）を出力する。このとき、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｍ－１）には、ｐｓオーダーの位相制御精度が要求される。この位相制御精度は、実施の形態１と同様の手法で実現することが可能である。
　ここで、位相制御部ＰＣ０～ＰＣ（ｍ－１）により与えられる遅延時間について説明する。駆動回路２２から光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）までの距離は、それぞれ異なる。従って、駆動回路２２から光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）へ信号が届くタイミングは、駆動回路２２から遠いほど遅くなる。ここで、光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）が等しい間隔Ｗで配置されていると仮定する。また、駆動回路２２から光信号制御部１２へ出力される電気信号の伝搬速度をＶｓｉｇとする。このとき、ｐ（ｐは、１≦ｐ≦ｍを満たす整数）番目の相互作用領域ＩＲｐに到達するデータ信号Ｓｐは、０番目の相互作用領域ＩＲ０に到達するデータ信号と比べて、電気伝搬遅延量ΔＤだけ遅延する。電気伝搬遅延量ΔＤは、以下の式（２）で表される。

　ΔＤ＝Ｗ×ｐ／Ｖｓｉｇ　　・・・（２）
　従って、相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｍ－１）における光信号制御のタイミングを光の伝搬に同期させるため、駆動回路２２から相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｍ－１）に対して、データ信号Ｓ０～Ｓ（ｍ－１）を供給する。このとき、データ信号Ｓｑ（ｑは、０≦ｑ≦ｍ－１を満たす整数）に与えられる電気伝搬遅延量Ｄｑは、以下の式（３）により表される。

　Ｄｑ＝Ｗ×（ｍ－１－ｑ）／Ｖｓｉｇ　　・・・（３）
　すなわち、駆動回路２２からは、データ信号Ｓ０が最も遅く出力される。この場合のデータ信号Ｓ０の電気伝搬遅延量は、（ｍ－１）Ｗ／Ｖｓｉｇとなる。一方、データ信号Ｓ（ｍ－１）は、最も早く出力される。この場合のデータ信号Ｓ（ｍ－１）の電気伝搬遅延量は、０である。これにより、相互作用領域ＩＲ０～ＩＲ（ｍ－１）における光信号制御のタイミングを、光の伝搬に同期させることができる。
　実施の形態３
　次に、本発明の実施の形態３について、具体的な構成例を示して説明する。図３は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の構成を示す構成図である。光信号制御装置３００は、実施の形態１にかかる光信号制御装置１００と実施の形態２にかかる光信号制御装置２００とを組み合わせた構成を有している。光信号制御装置３００は、光信号制御部１３及び駆動回路２３によって構成される。
　光信号制御部１３は、ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）を有する。光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）は、並列に配置される。光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）の上には、それぞれｎ（ｎは、１以上の整数）個の相互作用領域ＩＲが配置される。つまり、光信号制御部１３は、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲを有する。（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲは、それぞれ電気的に分離されている。なお、図３では、簡略化のため、光導波路ごとに相互作用領域ＩＲを２個ずつのみ表示している。よって、光信号制御部１３には、実際には（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲがマトリックス状に配置されている。以下では、光導波路ＷＧｉ（ｉは、０≦ｉ≦ｍ－１の整数）の上に配置される、光入力側から数えてｊ（ｊは、０≦ｊ≦ｎ－１の整数）番目の相互作用領域ＩＲを、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊとする。
　また、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲには、電位差を与える、もしくは電流を流すための少なくとも２つの電極（不図示）が形成されている。これらの電極のうち一方は、（ｍ×ｎ）個がそれぞれ電気的に分離されて独立している必要があるが、他方は共通の電極であってもよい。また、これらの電極は、集中定数型電極として形成されている。
　なお、光信号制御部１３では、ｎ及びｍの両方が１となることはない。従って、少なくともｎ及びｍのいずれか一方は２以上の整数であるとする。
　光信号制御部１３は、キャリア光３が入力される。キャリア光３は、光導波路ＷＧ１～ＷＧ（ｍ－１）に導入される。光導波路ＷＧ１～ＷＧ（ｍ－１）に導入されたキャリア光３は、相互作用領域ＩＲにより、振幅及び位相が変調される。変調された光信号は、出力光４として出力される。
　駆動回路２３は、（ｍ×ｎ）個の位相制御部ＰＣ及び（ｍ×ｎ）個の終端器Ｒを有する。ここで、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊと接続される位相制御部ＰＣを、位相制御部ＰＣｉ＿ｊとする。位相制御部ＰＣｉ＿ｊと接続される終端器Ｒを、終端器Ｒｉ＿ｊとする。位相制御部ＰＣｉ＿ｊは、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊにデータ信号Ｓｉ＿ｊを出力する。位相制御部ＰＣｉ＿ｊには、外部からデータ信号５及びクロック信号６が供給される。
　続いて、光信号制御装置３００の動作について説明する。位相制御部ＰＣｉ＿ｊは、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与える。駆動回路２３は、相互作用領域ＩＲの数だけ、すなわち（ｍ×ｎ）通りのタイミング差を有する遅延データ信号を独立して出力できることが好ましい。具体的には、位相制御部ＰＣｉ＿ｊは、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与えたデータ信号Ｓｉ＿ｊを出力する。このとき、位相制御部ＰＣｉ＿ｊには、ｐｓオーダーの位相制御精度が要求される。この位相制御精度は、実施の形態１と同様の手法で実現することが可能である。また、独立したデータ信号が相互作用領域ＩＲの数（ｍ×ｎ）より多い場合は、１つの相互作用領域ＩＲに、例えば異なるデータ信号を多重したり、波形をプリエンファシスするような副信号を入力したりすることができる。
　従って、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域における作用のタイミングを光の伝搬に同期させるため、駆動回路２３は、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲに対して、（ｍ×ｎ）通りの遅延時間を与えた遅延データ信号を出力する。このとき、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊに供給されるデータ信号Ｓｉ＿ｊの電気伝搬遅延量Ｄは、式（１）及び（３）より、以下の式（３）で表される。

　Ｄ＝Ｄｉ＋Ｄｊ＝ｊＬ／Ｖｏｐｔ＋（ｍ－１－ｉ）Ｗ／Ｖｓｉｇ
                                                     ・・・（４）
　つまり、ｉの値が大きくなるにつれて、データ信号Ｓｉ＿ｊの電気伝搬遅延量は小さくなる。一方、ｊの値が大きくなるにつれて、データ信号Ｓｉ＿ｊの電気伝搬遅延量は大きくなる。これにより、データ信号Ｓｉ＿ｊに対して、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊの位置に対応した最適な遅延値が与えられる。従って、光信号制御装置３００によれば、各相互作用領域における光信号制御のタイミングを、光の伝搬に同期させることができる。
　図４は、光信号制御装置３００におけるデータ信号の遅延時間の一例を示すグラフである。この例では、光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）を、ＩｎＰにより構成している。また、各相互作用領域ＩＲと、隣り合う相互作用領域ＩＲとの電気的な分離部分の長さと、の和の長さを３００μｍとしている。図４は、駆動回路２３から、各相互作用領域ＩＲに同時に信号を出力した場合の、信号到達の遅延を示している。なお、図４では、駆動回路２３と最短で接続されている０番目の光導波路ＷＧ０を導波路間距離０μｍとして基準にとり、導波路間距離０μｍ、２００μｍ及び１０００μｍの場合の遅延時間を示している。横軸は、相互作用領域ＩＲの順番を示している。
　図４に示すように、駆動回路２３から離れるに従って、電気配線により遅延データ信号の到達は遅れ、数ｐｓの遅延が生じる。また、光信号制御部１３の光入力側から離れた相互作用領域ＩＲほど、遅延時間が増大することが理解できる。
　従って、マトリックス状に配置された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲに対しては、合計で（ｍ×ｎ）通りの遅延時間を制御できることが好ましい。光信号制御装置３００によれば、（ｍ×ｎ）の位相制御部ＰＣを有する駆動回路２３を用いることにより、十分に（ｍ×ｎ）通りの遅延時間の制御を実現することができる。これにより、相互作用領域ＩＲのそれぞれにおいて、光の伝搬に同期した光信号制御を行うことが可能である。ただし、導波路間距離が例えば２０μｍ程度と狭いような配置では、この配線長の違いによる電気伝搬遅延量は０．１ｐｓオーダーと十分小さいので、同一の遅延時間で信号を出力しても特性の劣化はまねかない。従って、導波路の配置と必要な特性によっては、遅延時間のパラメータを（ｍ×ｎ）通りより減らすことも可能である。
　つまり、本構成によれば、電気および光の伝搬に伴う遅延時間を外部から補償可能とする制御パラメータを導入することができる。すなわち、入力したキャリア光３を、データ信号を用いて外部からプログラマブルに精密制御することが可能となる。よって、本構成によれば、簡易な構成により、素子作製時のばらつきの影響などを排除することができる。
　本実施の形態は、光の伝搬による遅延だけでなく、電気信号の伝搬による遅延も補償するように位相調整したデータ信号を、異なるビット間ではなく、同一ビット内でカスケードに与えるという技術的思想に基づくものである。本実施の形態にかかる技術的思想を実現するために、複数の相互作用領域を有する光信号制御部と、ｐｓオーダーの位相制御部を有する駆動回路と、を用いる構成は、前述の特許文献には記載も示唆もない。従って、これらの特許文献の記載に基づいて、当業者が本実施の形態にかかる光信号制御装置に想到することは困難である。
　また、この例における電気信号の出力波形について検討する。図５は、光信号制御装置３００における出力波形の一例を示すグラフである。図５は、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓの場合について示している。図５に示すように、１ＵＩ＝１００ｐｓに対して、数ｐｓ～数十ｐｓの遅延時間が付加される。このような数ｐｓオーダーでの遅延時間の調整は、実際にＣＭＯＳプロセスを用いて試作した、実施の形態１で示した位相インターポレータを含む駆動ＩＣにより実現できている。
　さらに、本構成は、多重された異なるビット間の遅延ずれのみならず、同一ビットすなわち単一の変調信号（デジタル２値：０１）にかかる遅延ずれも補償することが可能である。
　本実施の形態では、相互作用領域ＩＲが（ｍ×ｎ）個マトリックス状に配置された構成であるが、各行及び列において配置される個数は、それぞれ１＜i＜ｍ、１＜ｊ＜ｎを満たす任意の整数i、ｊであっても構わない。またその配置も、i番目とi＋１番目、及びｊ番目とｊ＋１番目が隣接しているか、または離れているかは、特に限定されない。
　実施の形態４
　本発明の実施の形態４について、具体的な構成例を示して説明する。図６Ａは、実施の形態４にかかる光信号制御装置４００の配線構成を示す上面図である。光信号制御装置４００は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の具体例である。
　実施の形態３においては、光信号制御装置３００の製造方法は特に制限されない。そのため、光信号制御装置３００のように並列配置された複数の光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）を有する構成では、相互作用領域ＩＲと駆動回路２３とを接続する配線が、他の光導波路を跨ぐこととなる。この場合、相互作用領域ＩＲ上に設けられた相互作用電極ＩＭ同士がショートしてしまう。これを防ぐために、通常は相互作用領域ＩＲや、相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭを短く形成する。または、相互作用領域ＩＲや相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭをオフセットして配置する。これにより、異なる相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭ同士が接触しないように対策が行われる。しかし、これらの手法は、光導波路の並列数が増すにつれ、相互作用領域ＩＲとして使用することができない部分が増大する。その結果、光と電気と間の相互作用効率が減少してしまう。
　本実施の形態にかかる光信号制御装置４００は、相互作用領域を短くすることなく相互作用効率の減少を防止するための構成を有している。以下、光信号制御装置４００について説明する。図６Ａに示すように、光信号制御装置４００は、光信号制御装置３００における光導波路の並列数を４（すなわち、ｍ＝４）、光導波路１本当たりの相互作用領域数を２（すなわち、ｎ＝２）とした構成を有している。光信号制御部１４は、光信号制御装置３００の光信号制御部１３に相当する。駆動回路２４は、光信号制御装置３００の駆動回路２３に相当する。相互作用電極ＩＭは、光信号制御装置３００の相互作用領域ＩＲ上に形成された電極である。
　光信号制御部１４では、相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとを接続する電気配線が、他の相互作用電極ＩＭ上を跨ぐ構成となっている。このため、相互作用電極ＩＭ上の電極同士のショートを防止するための対策が施されている。また、駆動回路２４の電極Ｅ２４と電極パッドＥＰとが、それぞれ電気配線により接続される。なお、相互作用電極ＩＭと上述の電気配線との接続位置は、特に制限されない。従って、相互作用電極ＩＭを集中定数電極として機能させることができるのならば、上述の電気配線を、相互作用電極ＩＭの任意の位置に接続することが可能である。また、図６Ａでは相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとが直線的な電気配線で接続されているが、あくまで例示であって、電気配線の形状や経路を限定するものではない。よって、経路長に応じた電気伝搬遅延量を調整可能であるならば、直線的な電気配線以外の他の配線経路を有する電気配線を適用できることは言うまでもない。また、駆動回路２４は、実施の形態１～３と同等であるので詳細は省略し、電極Ｅ２４のみを記載している。
　図６Ｂ～Ｅは、それぞれ図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ、ＶＩＣ－ＶＩＣ、ＶＩＤ－ＶＩＤ及びＶＩＥ－ＶＩＥ線における配線構成を示す断面図である。光信号制御装置４００では、相互作用電極ＩＭ及び引き出し部の電気配線ＥＷがそれぞれ異なる層に形成されている（多層配線）ことを特徴とする。電極パッドＥＰは、引き出し部の電気配線ＥＷを介して、それぞれ対応する相互作用電極ＩＭとのみ電気的に接続される。
　上述の多層配線の製造方法を例示する。まず、例えば半導体基板上に、相互作用領域を含んだ光導波路ＷＧを形成する。その後、光導波路ＷＧの上層に相互作用電極ＩＭを形成する。その後、例えば感光性ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）などの絶縁性の樹脂を塗布する。続いて、露光によって電極パッドＥＰと接続する相互作用電極ＩＭ上の感光性ＰＢＯのみを除去する。その後、電気配線ＥＷを形成することで、図６Ｂに示す断面構造を作製することが可能である。ただし、この製造方法は、あくまで例示であって、多層配線の製造方法を限定するものではない。
　本構成によれば、実施の形態１と同様の効果を実現できるのみならず、相互作用領域の長さを減らすことなく光導波路の並列数を増やすことが可能である。また単純で汎用的な構造が実現できることから、各相互作用領域は、例えばある一定の電気的分離領域を挟んで同一の長さで配置が可能である。ただし、光位相変調器領域は、異なる長さであってもよい。
　実施の形態５
　次に、本発明の実施の形態５にかかる光信号制御装置５００について、具体的な構成例を示して説明する。図７は、実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置５００は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の光信号制御部１３を光信号制御部１５に置換した構成を有する。光信号制御部１５は、光信号制御部１３の光入力側及び光出力側に、それぞれ光合分波器７ａ及び７ｂを追加した構成を有する。これにより、光信号制御部１５には、少なくとも１組のマッハツェンダ型干渉計が構成される。光信号制御装置５００のその他の構成は、光信号制御装置３００と同様であるので説明を省略する。
　続いて、光信号制御装置５００の動作について説明する。光入力側に入力されるキャリア光３は、光合分波器７ａを経て、少なくとも２つに分波される。その後、例えば図７に示すように、それぞれ独立した光導波路ＷＧ０及びＷＧ１を伝搬する。この際、分波されたキャリア光３のそれぞれは、相互作用領域ＩＲを通過することにより、その振幅および位相が変化する。この振幅および位相が変化した光は、それぞれ独立した光導波路ＷＧ０及びＷＧ１から合分波器７ｂに入り、干渉によって光波が重ね合わせられる。その後、重ね合わされた光は、出力光４として出力される。
　光信号制御装置５００は、例えば１入力２出力、または２入力２出力の光合分波器７ａ及び７ｂを用いた場合、一般的なマッハツェンダ（以下ＭＺ：Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ）型干渉計の構成を有することとなる。但し、合分波器の態様、配置、数は、本構成に限定されるものではない。例えば、ｒ入力（ｒは整数）、ｓ出力（ｓは整数）の任意の合分波器を適用することも可能である。また、複数の合分波器が並列又は直列に配置されてもよい。
　従って、本構成によれば、光の位相を変化させ、かつ干渉させることができる。これにより、実施の形態１と同様に、任意に位相および振幅を変化させることが可能な光信号制御装置又は光スイッチを提供することができる。
　実施の形態６
　次に、本発明の実施の形態６にかかる光信号制御装置６００について、具体的な構成例を示して説明する。図８は、実施の形態６にかかる光信号制御装置６００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置６００は、実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の具体例である。光信号制御装置６００は、光信号制御装置５００の光導波路を２本に限定した構成を有している。光信号制御装置６００は、ＭＺ変調器１６及びＩＣ駆動回路２６を有する。ＭＺ変調器１６は、光信号制御装置５００の光信号制御部１３に相当する。ＩＣ駆動回路２５は、光信号制御装置５００の駆動回路２３に相当する。
　ＭＺ変調器１６は、電極分割型のＭＺ変調器である。ＭＺ変調器１６は、２本の半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１、光合分波器７ａ及び７ｂを有する。半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１は、単一モードの半導体光導波路である。光合分波器７ａ及び７ｂは、２入力２出力の光合分波器である。半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１上には、それぞれｎ個の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭが形成されている。導波路型位相変調領域ＷＧＰＭは、光信号制御装置５００の相互作用領域ＩＲに相当する。ＭＺ変調器１６は、半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１を１対の遅延経路とするＭＺ干渉計構造を有している。ＭＺ変調器１６の光入力側にはキャリア光３が入力され、光出力側から出力光４が出力される。
　半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１は、光を閉じ込めて導波させる構造を有する。この構造は、光を閉じ込めて導波させる構造として一般的な、コア層及びコア層を上下から挟み込むクラッド層を用いることができる。
　半導体により形成された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭでは、コア層（図示せず）への電場の印加又は電流注入により、コア層を伝搬するキャリア光に対する屈折率を変化させることができる。これにより、信号光（キャリア光）の振幅と位相を変化させることができる。
　また、半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１の両端面は劈開によって形成される。また、この劈開端面近傍には、水平テーパ構造スポットサイズ変換器（図示せず）が設けられている。さらに、両劈開端面には、所望の波長に対する低反射膜（図示せず）が形成されている。従って、十分低い結合損失での光の入射及び出射が可能である。
　ｎ個（ｎ≧２の整数）の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭは、半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１の微小区間を画すように設けられる。なお、図８では、ｎ＝４の場合について示しているが、個数は例示であって、ｎ＝４に限定されるものではない。
　１本の半導体光導波路上で互いに隣接する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの間は、電気的に分離されている。例えば、導波路の導電性を有する層をエッチングして物理的な溝を形成するか、水素、ヘリウム又はチタンなどの、導電性を阻止する元素を半導体にイオン注入することにより、隣接する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭを電気的に分離することができる。
　また、ＭＺ変調器１６は、端子１６１及び１６２を有する。端子１６１及び１６２は、ＭＺ変調器１６とＩＣ駆動回路２６との接続に用いられる。端子１６１は、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭのコア層（不図示）の上部に形成された電極と、電気的に接続される。端子１６２は、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭのコア層（不図示）の下部に形成された電極と、電気的に接続される。端子１６１と導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極とを接続する電気配線は、他の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの上を通過することなく配置されることが好ましい。特に、半導体光導波路ＳＷＧ１上の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極と接続される電気配線は、半導体光導波路ＳＷＧ０の隣接する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ間の電気的に分離された領域上を通過することが、高周波特性の観点から好ましい。ただし、実施の形態４に記載の多層配線を用いればこの限りではない。さらに、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極と上述の電気配線との接続位置は、特に制限されない。従って、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極を集中定数電極として機能させることができるのならば、上述の電気配線を、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極の任意の位置に接続することが可能である。
　ＩＣ駆動回路２６は、ＣＭＯＳ－ＩＣ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　―　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、ＳｉＧｅ－ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）－ＩＣとして構成される。これらのＩＣは、低電圧振幅ではあるが量産性・高均一性・高集積性に優れる。一方、既存のＧａＡｓやＩｎＰなどのＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体ベースの駆動回路は、高速動作が可能であるものの、駆動電圧が高く、量産性や集積性に劣る。よって、ＩＣ駆動回路２６をＣＭＯＳ－ＩＣ又はＳｉＧｅ－ＨＢＴ－ＩＣとして構成することにより、既存の駆動回路に比べて、小型化、低コスト化及び低消費電力化を実現することができる。
　ＩＣ駆動回路２６は、端子２６１及び２６２を有する。端子１６１と位相制御部ＰＣとは、端子２６１を介して接続される。端子１６２と終端器Ｒのグランド側端子とは、端子２６２を介して接続される。これにより、コア層（不図示）の上部の電極と下部の電極との間に、電圧を印加することができる。
　位相制御部ＰＣは、分割されたクロック信号６に同期して、データ信号５をそれぞれ対応する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭへ出力する。位相制御部ＰＣは、遅延制御、振幅調整、バイアス調整及び波形整形の機能を有し、これらの機能を外部からの電気信号（図示せず）で制御することができる。これらの機能は、例えば位相インターポレータ回路（ＰＩ回路）とＤ－フリップフロップ回路（ＤＦＦ回路）とを組み合わせることで実現可能である。
　また、端子２６１と端子２６２との間には、終端器Ｒが接続される。終端器Ｒは、信号出力の反射による波形歪や帯域劣化を抑制する。なお、終端器Ｒのインピーダンスは、接続される位相制御部ＰＣの出力インピーダンスと整合されている。
　本構成によれば、分割されて低容量化された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上の電極を、集中定数電極として動作させることができる。また、導波路型位相変調領域上の電極のそれぞれに、異なる遅延が与えられた信号を供給することが可能である。これにより、通常の進行波電極では実現不可能であった、自由度の高い電気配線の配置を容易に行うことが可能となる。
　実施の形態７
　次に、本発明の実施の形態７にかかる光信号制御装置７００について、具体的な構成例を示して説明する。図９は、実施の形態７にかかる光信号制御装置７００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置７００は、実施の形態６にかかる光信号制御装置６００の変形例である。光信号制御装置７００は、ＭＺ変調器１７及びＩＣ駆動回路２７を有する。ＭＺ変調器１７は、光信号制御装置６００のＭＺ変調器１６に対応する。ＩＣ駆動回路２７は、光信号制御装置６００のＩＣ駆動回路２６に対応する。
　ＭＺ変調器１７は、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭのコア層の下部に接続される端子１６２が、隣接する半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１間で共通化されている。これにより、ＭＺ変調器１７の端子１６２の数は、ＭＺ変調器１６と比べて半減している。
　ＩＣ駆動回路２７は、隣接する２つの位相制御部ＰＣに接続された終端器Ｒが、グランド接続を共有している。これにより、ＩＣ駆動回路２７の端子２６２の数は、ＩＣ駆動回路２６と比べて半減している。
　なお、ＩＣ駆動回路２６では、ＭＺ変調器１６側でのコア層上部と下部に形成された電極が、高周波回路として一般的な、グラウンド、シグナル、グラウンドの順で構成されたコプレーナー線路を構成している。そのため、光信号制御装置６００では、隣接する２つの位相制御部ＰＣに対して、端子１６１と端子２６２が２つずつ設けられている。
　よって、光信号制御装置７００は、光信号制御装置６００と比べて、端子数を削減することができる。これにより、電極パッド（端子）及びワイヤーボンディングを削減することができ、省面積化を図ることができる。なお、具体的には、光信号制御装置７００は、光信号制御装置６００と比べて、電極パッド数を３／４に減らすことができる。
　さらに、ＭＺ変調器１７を差動で駆動する場合には、シグナルの線路が隣接している方がより好ましいため、本構成は有利である。
　実施の形態８
　次に、本発明の実施の形態８にかかる光マトリックススイッチ８００について、具体的な構成例を示して説明する。図１０は、実施の形態８にかかる光マトリックススイッチ８００の構成例を示す構成図である。光マトリックススイッチ８００は、実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の変形例である。光マトリックススイッチ８００は、光信号制御装置５００の光信号制御部１５を、光スイッチ部１８に置換した構成を有する。光マトリックススイッチ８００は、光スイッチ部１８及び駆動回路２５を有する。光スイッチ部１８は、光信号制御装置５００の光信号制御部１５に相当する。光マトリックススイッチ８００のその他の構成は、光信号制御装置５００と同様であるので、説明を省略する。
　光スイッチ部１８は、光信号制御部１５の相互作用領域ＩＲ及び、光合分波器７ａ、７ｂに代えて、ｌ個（ｌ≧２の整数）のＭＺ変調器１１４が配置された構成を有する。光スイッチ部１８は、ｌ個（ｌ≧２の整数）のＭＺ変調器１１４が、互いに光導波路ＷＧ及び光導波路ＷＧの交差部分を介して、光学的に接続されている。ＭＺ変調器１１４は、一般的な構造であっても、実施の形態６、７に記載されたＭＺ変調器１６、１７であってもよく、特に制限されない。駆動回路２５は、それぞれのＭＺ変調器内部の相互作用領域と接続され、入力されたキャリア光３の位相又は振幅を変化させ、合波することで、それぞれの経路における光の振幅をオン／オフする。これにより、それぞれのＭＺ変調器１１４は、１つの光スイッチとして機能する。
　つまり、光スイッチ部１８では、ＭＺ変調器からなる光スイッチが直列及び並列に組み合わされている。その結果、光スイッチ部１８は、光マトリックススイッチとして機能する。例えば、光スイッチ部１８は、１２８個のＭＺ変調器を接続することで、８×８（８入力、８出力）の光マトリックススイッチを構成することができる。
　既存の光マトリックススイッチは、入力されたキャリア光の位相を薄膜ヒーターで変化させることにより、オン／オフ動作を行っていた。しかし、この方法では熱を用いるため、高速な動作は不可能である。また、配線が複雑となり、高速な信号を入力したとしても、その電気信号及び光が相互作用領域に到達する時間差は、位置に依存してばらばらの値となる。さらに、光マトリックススイッチ８００のような大規模な光信号制御装置の場合には、既存の配線長による遅延時間の制御や、個々に遅延回路を設けて制御をする方法も、実質的に不可能である。
　ところが、本構成によれば、直列及び並列に組み合わされたＭＺ変調器を駆動することにより、大規模かつ高速動作が可能な光マトリックススイッチを容易に実現することが可能である。
　実施の形態９
　本発明の実施の形態９について、具体的な構成例を示して説明する。図１１Ａは、実施の形態９にかかる光信号制御装置９００の配線構成を示す上面図である。光信号制御装置９００は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の具体例である。
　実施の形態３においては、光信号制御装置３００の製造方法は特に制限されない。そのため、光信号制御装置３００のように並列配置された複数の光導波路ＷＧ０～ＷＧ（ｍ－１）を有する構成では、相互作用領域ＩＲと駆動回路２３とを接続する配線が、他の光導波路を跨ぐこととなる。この場合、相互作用領域ＩＲ上に設けられた相互作用電極ＩＭ同士がショートしてしまう。これを防ぐために、通常は相互作用領域ＩＲや、相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭを短く形成する。または、相互作用領域ＩＲや相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭをオフセットして配置する。これにより、異なる相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭ同士が接触しないように対策が行われる。しかし、これらの手法は、光導波路の並列数が増すにつれ、相互作用領域ＩＲとして使用することができない部分が増大する。その結果、光と電気と間の相互作用効率が減少してしまう。
　本実施の形態にかかる光信号制御装置９００は、相互作用領域を短くすることなく相互作用効率の減少を防止するための構成を有している。以下、光信号制御装置９００について説明する。図１１Ａに示すように、光信号制御装置９００は、光信号制御装置３００における光導波路の並列数を４（すなわち、ｍ＝４）、光導波路１本当たりの相互作用領域数を２（すなわち、ｎ＝２）とした構成を有している。光信号制御部１９は、光信号制御装置３００の光信号制御部１３に相当する。駆動回路２９は、光信号制御装置３００の駆動回路２３に相当する。相互作用電極ＩＭは、光信号制御装置３００の相互作用領域ＩＲ上に形成された電極である。
　光信号制御部１９では、相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとを接続する電気配線が、他の相互作用電極ＩＭ上を跨ぐ構成となっている。このため、相互作用電極ＩＭ上の電極同士のショートを防止するための対策が施されている。また、駆動回路２９の電極Ｅ２９と電極パッドＥＰとが、それぞれ電気配線により接続される。なお、相互作用電極ＩＭと上述の電気配線との接続位置は、特に制限されない。従って、相互作用電極ＩＭを集中定数電極として機能させることができるのならば、上述の電気配線を、相互作用電極ＩＭの任意の位置に接続することが可能である。また、図１１Ａでは相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとが直線的な電気配線で接続されているが、あくまで例示であって、電気配線の形状や経路を限定するものではない。よって、経路長に応じた電気伝搬遅延量を調整可能であるならば、直線的な電気配線以外の他の配線経路を有する電気配線を適用できることは言うまでもない。また、駆動回路２９は、実施の形態１～３と同等であるので詳細は省略し、電極Ｅ２９のみを記載している。
　図１１Ｂ～Ｅは、それぞれ図１１ＡのＸＩＢ－ＸＩＢ、ＸＩＣ－ＸＩＣ、ＸＩＤ－ＸＩＤ及びＸＩＥ－ＸＩＥ線における配線構成を示す断面図である。光信号制御装置９００では、相互作用電極ＩＭ及び引き出し部の電気配線ＥＷがそれぞれ異なる層に形成されている（多層配線）ことを特徴とする。電極パッドＥＰは、引き出し部の電気配線ＥＷを介して、それぞれ対応する相互作用電極ＩＭとのみ電気的に接続される。
　上述の多層配線の製造方法を例示する。まず、例えば半導体基板上に、相互作用領域を含んだ光導波路ＷＧを形成する。その後、光導波路ＷＧの上層に相互作用電極ＩＭを形成する。その後、例えば感光性ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）などの絶縁性の樹脂を塗布する。続いて、露光によって電極パッドＥＰと接続する相互作用電極ＩＭ上の感光性ＰＢＯのみを除去する。その後、電気配線ＥＷを形成することで、図１１Ｂに示す断面構造を作製することが可能である。ただし、この製造方法は、あくまで例示であって、多層配線の製造方法を限定するものではない。
　本構成によれば、実施の形態１と同様の効果を実現できるのみならず、相互作用領域の長さを減らすことなく光導波路の並列数を増やすことが可能である。また単純で汎用的な構造が実現できることから、各相互作用領域は、例えばある一定の電気的分離領域を挟んで同一の長さで配置が可能である。ただし、光位相変調器領域は、異なる長さであってもよい。
　実施の形態１０
　次に、本発明の実施の形態１０にかかる光信号制御装置１０００について、具体的な構成例を示して説明する。図１２は、実施の形態１０にかかる光信号制御装置１０００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１０００は、実施の形態６にかかる光信号制御装置６００のＭＺ変調器１６をＭＺ変調器１１０に置換した構成を有する。ＭＺ変調器１１０は、ＭＺ変調器１６の端子１６２を端子１００１に置換した構成を有する。
　端子１００１は、ＭＺ変調器１１０とＩＣ駆動回路２６との接続に用いられる。端子１００１は、ＭＺ変調器１１０の上面に形成された電極と、電気的に接続される。端子１００１と終端器Ｒのグランド側端子とは、端子２６２を介して接続される。これにより、端子１６１と端子１００１との間に、電圧を印加することができる。光信号制御装置１０００のその他の構成は、光信号制御装置６００と同様であるので、説明を省略する。ただし、終端器Ｒの配置は、あくまで例示であって、配置を限定するものではないが、高周波特性の観点から、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの近くに配置されることが好ましい。
　本構成によれば、分割されて低容量化された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上の電極を、集中定数電極として動作させることができる。また、導波路型位相変調領域上の電極のそれぞれに、異なる遅延が与えられた信号を供給することが可能である。これにより、光信号制御装置６００と同様に、通常の進行波電極では実現不可能であった、自由度の高い電気配線の配置を容易に行うことが可能となる。
　実施の形態１１
　次に、本発明の実施の形態１１にかかる光信号制御装置１１００について、具体的な構成例を示して説明する。図１３は、実施の形態１１にかかる光信号制御装置１１００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１１００は、実施の形態７にかかる光信号制御装置７００のＭＺ変調器１７をＭＺ変調器１１１に置換した構成を有する。ＭＺ変調器１１１は、ＭＺ変調器１７の端子１６２を端子１１０１に置換した構成を有する。
　端子１１０１は、ＭＺ変調器１１１とＩＣ駆動回路２７との接続に用いられる。端子１１０１は、ＭＺ変調器１１１の上面に形成された電極と、電気的に接続される。端子１１０１と終端器Ｒのグランド側端子とは、端子２６２を介して接続される。これにより、端子１６１と端子１１０１との間に、電圧を印加することができる。光信号制御装置１１００のその他の構成は、光信号制御装置７００と同様であるので、説明を省略する。ただし、終端器Ｒの配置は、あくまで例示であって、配置を限定するものではないが、高周波特性の観点から、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの近くに配置されることが好ましい。
　光信号制御装置１１００は、光信号制御装置６００及び１０００と比べて、端子数を削減することができる。これにより、電極パッド（端子）及びワイヤーボンディングを削減することができ、省面積化を図ることができる。なお、具体的には、光信号制御装置７００は、光信号制御装置６００及び１０００と比べて、電極パッド数を３／４に減らすことができる。
　実施の形態１２
　次に本発明の実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００について、具体的な構成例を示して説明する。図１４は、実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１２００は、実施の形態７にかかる光信号制御装置７００の変形例である。光信号制御装置１２００は、ＭＺ変調器１７及びＩＣ駆動回路２１２を有する。ＩＣ駆動回路２１２は、光信号制御装置７００のＩＣ駆動回路２７に対応する。ＩＣ駆動回路２１２は、信号生成部１２１０、位相制御部ＰＣ及び差動ドライバアンプＤＡＭＰを有する。
　信号生成部１２１０は、外部から入力された少なくとも１ｂiｔのデータ信号５から、相互作用領域ＩＲを駆動するデータ信号Ｓを生成する。位相制御部ＰＣのそれぞれは、外部から入力されたクロック信号６を基準として信号生成部１２１０で生成したデータ信号の位相を制御して出力する。位相制御部ＰＣに一方の入力端子にはデータ信号が正相で入力し、他方の入力端子にはデータ信号が逆相で入力する。差動ドライバアンプＤＡＭＰは、位相制御部ＰＣのそれぞれから出力された一対の差動信号を構成するデータ信号の電圧振幅及びオフセット電圧を調整して出力する。差動ドライバアンプＤＡＭＰが出力する一対の差動信号のそれぞれは、端子１２０１及び１２０２を介して、ＭＺ変調器１７の異なるアームの導波路型位相変調領域ＷＧＰＭに接続される。なお、高周波特性の観点から、ＭＺ変調器１７の端子１６２は、端子１２０３を介してグランドと接続されていることが望ましい。
　本実施の形態においては、１対の差動出力間の位相は１つの位相制御部ＰＣで決まるため、独立に調整することはできない。しかし、ＭＺ変調器１７の両アームの導波路型位相変調領域ＷＧＰＭは、互いに対向して配置することで、光の伝搬による遅延は影響しない。また１対の半導体光導波路ＳＷＧは互いに近い距離に配置することができるので、配線長の差による駆動電気信号の伝搬による遅延の影響も十分小さい。したがって、差動出力間の位相は調整せず、縦列に配置された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ間の位相を調整して光伝搬遅延に合わせることで、特性が得られる。
　本実施の形態は、差動回路を用いることで、同相ノイズの影響を無くすことができるため、高周波領域での信号品質向上に有利である。また、ＭＺ変調器の両アームを差動信号で駆動する、いわゆるプッシュプル動作させる場合に、そのまま適用できるため有利な構成である。
　実施の形態１３
　次に本発明の実施の形態１３にかかる光信号制御装置１３００について、具体的な構成例を示して説明する。図１５は、実施の形態１３にかかる光信号制御装置１３００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１３００は、実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００の変形例である。光信号制御装置１３００は、光信号制御装置１２００のＭＺ変調器１７をＭＺ変調器１１３に置換した構成を有する。ＭＺ変調器１１３は、ＭＺ変調器１７の端子１６２を端子１３０１に置換した構成を有する。
　端子１３０１は、ＭＺ変調器１１３とＩＣ駆動回路２１２との接続に用いられる。端子１３０１は、ＭＺ変調器１１３の上面に形成された電極と、電気的に接続される。光信号制御装置１３００のその他の構成は、光信号制御装置１２００と同様であるので、説明を省略する。
　本構成によれば、光信号制御装置１２００と同様の効果を奏する光信号制御装置を実現することができる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態６及び７にかかる半導体光導波路は、半導体以外で構成することが可能である。例えば、光導波路を、ＬｉＮｂＯ３（以下ＬＮ）又はポリマー等の電気光学効果を有する他の材料で形成することも可能である。
　また、上述の実施の形態１～５に係る光信号制御装置、実施の形態６及び７に係る光信号制御装置は、例えば光スイッチ、受光器、半導体発光デバイス、ＬＮ光デバイス、有機光デバイスなどの、他の光デバイスにも適用可能である。
　実施の形態７及び８の端子１６１、１６２、２６１及び２６２は、上記に限られない。例えば、端子１６１と端子２６２とを接続し、端子１６２と端子２６１とを接続する構成とすることも可能である。
　また、上述の実施の形態１～７に係る光信号制御装置及び実施の形態８に係る光マトリックススイッチは、駆動回路又はＩＣ駆動回路（以下、駆動部）と、光信号制御部、ＭＺ変調器又は光スイッチ部（以下、制御部）とが、同一平面上に配置されて信号が伝達されているが、実用上はこれに限られない。例えば、駆動部及び制御部の一方をもう一方の上にフリップチップ実装したり、インターポーザ基板などを用いて実装したりすることで、立体的に配置することも可能である。
　また、実施の形態１にかかる光信号制御装置１００の駆動回路２１の構成は上述の例に限られない。図１では駆動回路２１の構成要素として、位相制御部ＰＣ及び終端器Ｒのみ記載しているが、当業者にとって周知な要素の記載を省いたためである。ここで、駆動回路２１の構成について、より詳細に説明する。図１６は、駆動回路２１の構成を示すブロック図である。駆動回路２１は、信号生成部２１０１、ｎ個の位相制御部ＰＣ及びｎ個のドライバアンプＡＭＰを有する。
　信号生成部２１０１は、外部から入力された少なくとも１ｂiｔのデータ信号５から、相互作用領域ＩＲを駆動するデータ信号Ｓを生成する。ｎ個の位相制御部ＰＣのそれぞれは、外部から入力されたクロック信号６を基準として前記信号生成部２１０１で生成したデータ信号の位相を制御して出力する。ｎ個のドライバアンプＡＭＰは、ｎ個の位相制御部ＰＣのそれぞれから出力されたデータ信号の電圧振幅及びオフセット電圧を調整して、データ信号Ｓ０～Ｓ（ｎ－１）として出力する。
　なお、図１に記載の終端器Ｒの配置は例示であって、相互作用領域ＩＲの近くに配置されることが望ましい。すなわち、終端器Ｒは駆動回路２１の必須の構成要素ではない。従って、図１６には終端器Ｒは表示していない。しかし、上述の実施の形態にかかる光信号制御装置を動作させるためには必須の構成要素であることから、駆動回路２１の内部、または光信号制御部１１の内部、または駆動回路２１及び光信号制御部１１の外部に別途付加されていて、素子のサイズや実装状態を考慮して最適な位置に配置すればよい。
　また、実施の形態２～１１についても、駆動回路及びＩＣ駆動回路を、図１６に示す駆動回路と同様に、信号生成部、位相制御部ＰＣ及びドライバアンプＡＭＰを用いて構成することが可能である。
　上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
　（付記１）入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させた出力光を出力する光信号制御部と、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を光信号制御部へ供給する駆動回路と、を備え、前記光信号制御部は、光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成され、前記ｍ本の光導波路のそれぞれを伝搬する前記キャリア光の振幅及び位相を前記データ信号に応じて変化させる（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、を備え、前記駆動回路は、外部から前記データ信号を受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御して前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御部を備え、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に当該光信号制御部内を伝搬する前記キャリア光が到達するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、光信号制御装置。
　（付記２）前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部は、前記データ信号を、それぞれ異なるタイミングで出力することを特徴とする、付記１に記載の光信号制御装置。
　（付記３）前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が前記光信号制御部の光入力側から遠いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、付記１又は２に記載の光信号制御装置。
　（付記４）前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が当該駆動回路に近いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、付記１乃至３のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
　（付記５）前記光信号制御部は、前記ｍ本の光導波路のうち、いずれか２本の光導波路の光入力側に設けられた第１の光合分波器と、前記２本の光導波路の光出力側に設けられた第２の光合分波器と、を更に備え、前記２本の光導波路、前記第１及び第２の合分波器は、１組のマッハツェンダ型干渉計を構成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
　（付記６）前記光信号制御部は、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のうちの第１の相互作用領域のコア層の上部に形成された第１の電極と、前記第１の相互作用領域の前記コア層の下部に形成された第２の電極と、前記第１の電極と接続される第１の端子と、前記第２の電極と接続される第２の端子と、を更に備え、前記第１の端子及び前記第２の端子のいずれか一方に前記データ信号が供給され、他方がグランドと接続されることを特徴とする、付記１乃至５のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
　（付記７）　前記第１の電極と前記第１の端子とは電気配線により接続され、前記第１の相互作用領域、前記第１の電極及び前記電気配線のそれぞれは、異なる層又は隣接する第一の電極間の電気的に分離された領域上に形成されることにより、前記電気配線と前記第１の相互作用領域以外の相互作用領域とが電気的に分離されていることを特徴とする、付記６に記載の光信号制御装置。
　（付記８）前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに形成された前記第１の電極及び前記第２の電極は、集中定数型電極であることを特徴とする、付記６又は７に記載の光信号制御装置。
　（付記９）前記駆動回路は、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のうちの第１の位相制御部と、前記第１の端子と、に接続される第３の端子と、前記第１の位相制御部と前記第２の端子とに設続される第４の端子と、一端が前記第１の位相制御部と接続され、他端が前記第４の端子及びグランドと接続される第１の終端器と、を更に備えることを特徴とする、付記６乃至８のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
　（付記１０）前記駆動回路は、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のうちの第１の位相制御部と、前記第２の端子と、に接続される第３の端子と、前記第１の位相制御部と前記第１の端子とに設続される第４の端子と、一端が前記第１の位相制御部と接続され、他端が前記第４の端子及びグランドと接続される第１の終端器と、を更に備えることを特徴とする、付記６乃至８のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
　（付記１１）前記第１の相互作用領域とは異なる第２の相互作用領域のコア層の上部に形成された第３の電極と、前記第２の相互作用領域の前記コア層の下部に形成され、前記第２の端子と接続される第４の電極と、前記第３の電極と接続される第５の端子と、を備え、前記駆動回路は、前記第１の位相制御部とは異なる第２の位相制御部と、前記第５の端子と、に接続される第６の端子と、一端が前記第４の端子と接続され、他端が前記第６の端子と接続される第２の終端器と、を更に備えることを特徴とする、付記９又は１０に記載の光信号制御装置。
　（付記１２）前記第３の電極及び前記第４の電極は、前記第１の電極及び前記第２の電極と同じ集中定数型電極であることを特徴とする、付記１１に記載の光信号制御装置。
　（付記１３）前記光信号制御部は、ｌ（ｌは、２以上の整数）個の光合分波器を備え、前記ｌ個の光合分波器のそれぞれは、前記ｍ本の光導波路のうちのいずれか２本の光導波路に形成された前記相互作用領域の間に設けられることを特徴とする、付記１乃至１２のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
　（付記１４）ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路にキャリア光を入力し、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を、（ｍ×ｎ）個の位相制御部により受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御し、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに前記キャリア光が到達するタイミングに合わせて位相が制御された前記データ信号が当該相互作用領域に到達するように、前記位相が制御された前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部から前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域へ出力し、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域により振幅及び位相が変化したキャリア光を、出力光として出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、光信号制御方法。
　（付記１５）入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させて出力光を出力する光スイッチ部と、前記光信号制御部の動作を制御するデータ信号を供給する駆動回路と、を備え、前記光スイッチ部は、光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、前記ｍ本の光導波路のそれぞれの上にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、ｌ（ｌは、２以上の整数）個の光合分波器と、を備え、前記駆動回路は、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域の作用を制御するデータ信号を受け取り、受け取った前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御部を備え、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に前記キャリア光が伝搬するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、ｍ及びｎのいずれか一方が２以上であり、前記ｌ個の光合分波器のそれぞれは、前記ｍ本の光導波路のうちのいずれか２本の光導波路に形成された前記相互作用領域の間に設けられることを特徴とする、光マトリックススイッチ。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１０年１２月６日に出願された日本出願特願２０１０－２７１７５７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、例えば、デジタル制御光回路、デジタル制御光回路を用いた光変調器、光スイッチ、受光器などに適用することが可能である。また、このデジタル制御光回路は、例えば、半導体発光デバイス、ＬＮ光デバイス、有機光デバイスなどに適用可能である。
３　キャリア光
４　出力光
５　データ信号
６　クロック信号
７ａ、７ｂ、８　光合分波器
１１～１５、１９　光信号制御部
１６、１７、１１０、１１１、１１３、１１４　ＭＺ変調器
１８　光スイッチ部
２１～２５、２９　駆動回路
２６、２７、２１２　ＩＣ駆動回路
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００　光信号制御装置
８００　光マトリックススイッチ
１６１、１６２、２６１、２６２、１００１、１１０１、１２０１～１２０３、１３０１　端子
１２１０、２１０１　信号生成部
ＡＭＰ　ドライバアンプ
ＤＡＭＰ　差動ドライバアンプ
Ｅ２４、Ｅ２９　電極
ＥＰ　電極パッド
ＥＷ　電気配線
ＩＭ　相互作用電極
ＩＲ　相互作用領域
ＰＣ　位相制御部
ＷＧＰＭ　導波路型位相変調領域
Ｒ　終端器
Ｓ　データ信号
ＳＷＧ０、６２　半導体光導波路
ＷＧ　光導波路

Claims (10)

  1. 　入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させた出力光を出力する光信号制御部と、
    　前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を光信号制御部へ供給する駆動回路と、を備え、
    　前記光信号制御手段は、
    　光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、
    　前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成され、前記ｍ本の光導波路のそれぞれを伝搬する前記キャリア光の振幅及び位相を前記データ信号に応じて変化させる（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、を備え、
    　前記駆動回路は、
    　外部から前記データ信号を受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御して前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御手段を備え、
    　前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に当該光信号制御手段内を伝搬する前記キャリア光が到達するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、
    　ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、
    　光信号制御装置。
  2. 　前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段は、前記データ信号を、それぞれ異なるタイミングで出力することを特徴とする、
    　請求項１に記載の光信号制御装置。
  3. 　前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が前記光信号制御手段の光入力側から遠いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、
    　請求項１又は２に記載の光信号制御装置。
  4. 　前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が当該駆動回路に近いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、
    　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
  5. 　前記光信号制御手段は、
    　前記ｍ本の光導波路のうち、いずれか２本の光導波路の光入力側に設けられた第１の光合分波器と、
    　前記２本の光導波路の光出力側に設けられた第２の光合分波器と、を更に備え、
    　前記２本の光導波路、前記第１及び第２の合分波器は、１組のマッハツェンダ型干渉計を構成することを特徴とする、
    　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
  6. 　前記光信号制御手段は、
    　前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のうちの第１の相互作用領域のコア層の上部に形成された第１の電極と、
    　前記第１の相互作用領域の前記コア層の下部に形成された第２の電極と、
    　前記第１の電極と接続される第１の端子と、
    　前記第２の電極と接続される第２の端子と、を更に備え、
    　前記第１の端子及び前記第２の端子のいずれか一方に前記データ信号が供給され、他方がグランドと接続されることを特徴とする、
    　請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
  7. 　前記第１の電極と前記第１の端子とは電気配線により接続され、
    　前記第１の相互作用領域、前記第１の電極及び前記電気配線のそれぞれは、異なる層又は隣接する第一の電極間の電気的に分離された領域上に形成されることにより、前記電気配線と前記第１の相互作用領域以外の相互作用領域とが電気的に分離されていることを特徴とする、
    　請求項６に記載の光信号制御装置。
  8. 　前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに形成された前記第１の電極及び前記第２の電極は、集中定数型電極であることを特徴とする、
    　請求項６又は７に記載の光信号制御装置。
  9. 　前記駆動回路は、
    　前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のうちの第１の位相制御手段と、前記第１の端子と、に接続される第３の端子と、
    　前記第１の位相制御手段と前記第２の端子とに設続される第４の端子と、
    　一端が前記第１の位相制御手段と接続され、他端が前記第４の端子及びグランドと接続される第１の終端器と、を更に備えることを特徴とする、
    　請求項６乃至８のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
  10. 　ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路にキャリア光を入力し、
    　前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を、（ｍ×ｎ）個の位相制御手段により受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御し、
    　前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに前記キャリア光が到達するタイミングに合わせて位相が制御された前記データ信号が当該相互作用領域に到達するように、前記位相が制御された前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段から前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域へ出力し、
    　前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域により振幅及び位相が変化したキャリア光を、出力光として出力し、
    　ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、
    　光信号制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015184506A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 日本電気株式会社 光送受信器
JP2016033585A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 シリコンフォトニクス変調器の電極構造

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9817249B2 (en) * 2012-06-26 2017-11-14 Acacia Communications, Inc. Alternating traveling-wave Mach-Zehnder modulator
CN104170298B (zh) * 2013-03-13 2017-05-24 索尔思光电（成都）有限公司 带绝缘调制器接头和/或输入端的光收发器
JPWO2014141337A1 (ja) * 2013-03-15 2017-02-16 日本電気株式会社 光変調器、光送信器、光送受信システム及び光変調器の制御方法
US9531478B2 (en) * 2013-11-08 2016-12-27 Futurewei Technologies, Inc. Digital optical modulator for programmable n-quadrature amplitude modulation generation
WO2016057928A1 (en) 2014-10-09 2016-04-14 Coriant Advanced Technology, LLC Optical modulator having a plurality of modulator segments
US10397190B2 (en) * 2016-02-05 2019-08-27 Huawei Technologies Co., Ltd. System and method for generating an obfuscated optical signal
US10120210B2 (en) 2016-06-03 2018-11-06 International Business Machines Corporation Feed-forward optical equalization using an electro-optic modulator with a multi-segment electrode and distributed drivers
US10084619B2 (en) 2016-06-03 2018-09-25 International Business Machines Corporation Nested feed-forward optical equalization using an electro-optic modulator with a multi-segment electrode
JP6900764B2 (ja) * 2017-04-27 2021-07-07 富士通株式会社 光送信機
US10168596B2 (en) 2017-05-23 2019-01-01 Elenion Technoogies, LLC Optical waveguide modulator
JP6998691B2 (ja) * 2017-07-19 2022-01-18 日本ルメンタム株式会社 光送信モジュール
US10466567B1 (en) 2018-04-24 2019-11-05 Elenion Technologies, Llc Optical waveguide modulator
JP7035861B2 (ja) * 2018-07-04 2022-03-15 日本電信電話株式会社 光信号処理装置およびその制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03179939A (ja) * 1989-12-08 1991-08-05 Fujitsu Ltd 多相位相変調器
JPH05289033A (ja) * 1992-04-07 1993-11-05 Hitachi Ltd 直列導波路型光送受信装置
JP2003270685A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Fuji Photo Film Co Ltd 導波路型光変調素子及びその製造方法
JP2008276145A (ja) * 2007-04-05 2008-11-13 Anritsu Corp 光変調器
JP2009229806A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 光変調器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4618210A (en) 1982-06-09 1986-10-21 Nec Corporation Optical switch of switched directional coupler type
JP2725341B2 (ja) 1989-01-25 1998-03-11 富士通株式会社 光変調器
JPH05257102A (ja) 1992-03-16 1993-10-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光位相変調回路
JP2003329989A (ja) 2002-03-06 2003-11-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光送信装置
US7039258B2 (en) * 2003-08-15 2006-05-02 Luxtera, Inc. Distributed amplifier optical modulators
EP1596246B1 (en) 2004-05-13 2016-12-14 Fujitsu Limited Semiconductor optical modulator and method of modulating light
JP4781094B2 (ja) 2005-11-30 2011-09-28 富士通株式会社 光送信装置
JP4563944B2 (ja) * 2006-01-31 2010-10-20 富士通株式会社 光送信器
US8644647B2 (en) 2006-03-31 2014-02-04 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical control device
JP4983466B2 (ja) * 2007-07-30 2012-07-25 富士通株式会社 光変調装置および光変調方法ならびに光送信装置
JP5168685B2 (ja) 2007-09-18 2013-03-21 独立行政法人情報通信研究機構 直交振幅変調信号発生装置
JP5186993B2 (ja) * 2008-04-30 2013-04-24 富士通株式会社 偏波多重光送受信装置
WO2010004658A1 (en) * 2008-07-08 2010-01-14 Nec Corporation Method and system for setting timing of phase modulation of xpsk transmitter
US8320720B2 (en) * 2009-08-19 2012-11-27 Mark Webster Advanced modulation formats for silicon-based optical modulators
JP5446586B2 (ja) * 2009-08-21 2014-03-19 富士通株式会社 偏波多重光送信器および偏波多重光信号の制御方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03179939A (ja) * 1989-12-08 1991-08-05 Fujitsu Ltd 多相位相変調器
JPH05289033A (ja) * 1992-04-07 1993-11-05 Hitachi Ltd 直列導波路型光送受信装置
JP2003270685A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Fuji Photo Film Co Ltd 導波路型光変調素子及びその製造方法
JP2008276145A (ja) * 2007-04-05 2008-11-13 Anritsu Corp 光変調器
JP2009229806A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 光変調器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2650717A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015184506A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 日本電気株式会社 光送受信器
US10749601B2 (en) 2014-03-25 2020-08-18 Nec Corporation Optical transceiver
JP2016033585A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 シリコンフォトニクス変調器の電極構造

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