特開 2017-173353 光変調器、及び光変調器を用いた光送信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-173353(P2017-173353A)

(43)【公開日】2017年9月28日

(54)【発明の名称】光変調器、及び光変調器を用いた光送信装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20170901BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/035

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-55655(P2016-55655)

(22)【出願日】2016年3月18日

(71)【出願人】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】特許業務法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 徳一

(72)【発明者】

【氏名】菅又 徹

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA22

2K102BA03

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA00

2K102DA04

2K102DB05

2K102DC08

2K102DD05

2K102EA02

2K102EA16

2K102EA26

2K102EB12

2K102EB20

2K102EB22

(57)【要約】

【課題】
ディザ信号が印加されるバイアス電極と、光導波路内を伝搬する光信号を監視する光検出器と、を同一基板上に備える光変調器において、当該光検出器により検出されるディザ信号成分強度の検知精度を向上して、安定なバイアス制御を行う。
【解決手段】
圧電効果を有する基板（１０２）と、当該基板上に形成された光導波路（１１６ａ等）と、当該光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極（１５８ａ等）と、前記基板上に形成され、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器（１６８ａ等）と、を備え、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝播する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段（１９０等）が配されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電効果を有する基板と、
当該基板上に形成された光導波路と、
当該光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、
前記基板上に形成され、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されている、
光変調器。

【請求項2】

前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に設けられた金属膜で構成される、
請求項１に記載の光変調器。

【請求項3】

前記金属膜は、前記光検出器が接続される電極である、請求項２に記載の光変調器。

【請求項4】

前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に塗布された樹脂で構成される、
請求項１に記載の光変調器。

【請求項5】

前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に形成された金属膜で構成される、
請求項１に記載の光変調器。

【請求項6】

前記抑制手段は、前記光検出器のエッジ部周辺の前記基板上に塗布された樹脂で構成される、
請求項１、３、又は５に記載の光変調器。

【請求項7】

前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に塗布された樹脂で構成される、
請求項１に記載の光変調器。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光変調器を備える光送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光変調器、及び光変調器を用いた光送信装置に関し、特にバイアス電極と、出射光を監視する光検出器と、を同一基板上に形成した光変調器、及びそのような光変調器を用いた光送信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高速／大容量光ファイバ通信システムにおいては、導波路型の光変調器を組み込んだ光送信装置が多く用いられている。中でも、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ_３（以下、ＬＮともいう）を基板に用いた光変調器は、インジウムリン（InP）、シリコン（Si）、あるいはガリウム砒素（GaAs）などの半導体系材料を用いた変調器に比べて、光の損失が少なく且つ広帯域な光変調特性を実現し得ることから、高速／大容量光ファイバ通信システムに広く用いられている。

【0003】

このＬＮを用いた光変調器では、マッハツェンダ光導波路と、変調信号である高周波信号を光導波路に印加するためのＲＦ電極部と、当該光変調器における変調特性を良好に保つため種々の調整を行うためのバイアス電極と、が形成されている。このようなバイアス電極として、例えば、環境の温度変化等に起因するバイアス点の変動（いわゆる温度ドリフト現象）を補償すべく光導波路に電界を印加するためのバイアス電極や、光位相調整を行うためのバイアス電極がある。

【0004】

一方、光ファイバ通信システムにおける変調方式は、近年の伝送容量の増大化の流れを受け、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）等、多値変調や、多値変調に偏波多重を取り入れた伝送フォーマットが主流となっている。

【0005】

ＱＰＳＫ変調を行う光変調器（ＱＰＳＫ変調器）やＤＰ−ＱＰＳＫ変調を行う光変調器（ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器）は、ネスト型の複数のマッハツェンダ光導波路を備え、複数の高周波信号電極及び複数のバイアス電極を備えることから（例えば、特許文献１参照）、デバイスサイズが大型化する傾向があり、特に小型化の要請が強い。

【0006】

従来、このような小型化のための技術として、各電極と光導波路との間の相互作用を高めて、長さの短い電極でも駆動電圧を低減することのできる方法が提案されている。例えば、各導波路に対し、バイアス電極をプッシュ用電極とプル用電極とで構成される櫛形電極（又は、すだれ状電極）として構成し、バイアス電極に印加すべき電圧（バイアス電圧）を低減する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0007】

図１３は、従来のＤＰ−ＱＰＳＫ変調器の構成の一例を示す図である。このＤＰ−ＱＰＳＫ変調器１３００は、例えばＺカットのＬＮ基板１３０２上に形成されたネスト型のマッハツェンダ光導波路（図示太線の点線）と、電極（図示ハッチング部分）とで構成されている。この光変調器では、レーザダイオード等の光源（不図示）からの光が図示右方向から入射し、変調された光が図示左方向から出射する。出射した光は、例えば空間光学系により合波されて、光伝送路につながった光ファイバに入射される。

【0008】

光導波路は、図示右方向からの入射光を受ける入射導波路１３０４と、当該入射導波路を伝搬する光を分岐する光分岐部１３０６と、光分岐部１３０６で分岐されたそれぞれの光を変調する２つのマッハツェンダ光導波路部１３１０ａ、１３１０ｂ、で構成されている。

【0009】

マッハツェンダ光導波路部１３１０ａは、入射導波路１３１２ａと、当該入射導波路１３１２ａを伝搬する光を分岐する光分岐部１３１４ａと、光分岐部１３１４ａで分岐されたそれぞれの光を伝搬させる平行導波路１３１６ａ、１３１８ａと、当該平行導波路１３１６ａ、１３１８ａを伝搬した光を合波する合波部１３２０ａと、当該合波部１３２０ａで合波された光を外部へ出射する出射導波路１３２２ａと、を有する。また、マッハツェンダ光導波路部１３１０ａは、上記平行導波路１３１６ａ及び１３１８ａの一部にそれぞれ形成されたマッハツェンダ光導波路１３３０ａ（図示点線で示す矩形内の部分）、１３３２ａ（図示２点鎖線で示す矩形内の部分）を有する。

【0010】

マッハツェンダ光導波路１３３０ａの平行導波路１３３４ａ、１３３６ａの光出射側（図示左方）と、マッハツェンダ光導波路１３３２ａの平行導波路１３３８ａ、１３４０ａの光出射側（図示左方）と、には、それぞれ、電極１３４２ａ、１３４４ａで構成されるバイアス電極１３４６ａと、電極１３４８ａ、１３５０ａで構成されるバイアス電極１３５２ａが形成されている。また、マッハツェンダ光導波路部１３１０ａの平行導波路１３１６ａ、１３１８ａの光出射側（図示左方）には、電極１３５４ａ、１３５６ａで構成されるバイアス電極１３５８ａが形成されている。

【0011】

マッハツェンダ光導波路部１３１０ｂの構成は、図示のとおり、マッハツェンダ光導波路部１３１０ａの構成と同様である。これにより、光変調器１３００は、符号１３４６ａ、１３５２ａ、１３５８ａ、１３４６ｂ、１３５２ｂ、１３５８ｂで示される６個のバイアス電極を備える。また、光変調器１３００には、４つのマッハツェンダ光導波路１３３０ａ、１３３２ａ、１３３０ｂ、１３３２ｂの８本の平行導波路１３３４ａ、１３３６ａ、１３３８ａ、１３４０ａ、１３３４ｂ、１３３６ｂ、１３３８ｂ、１３４０ｂ上に、それぞれ電極１３７０、１３７２、１３７４、１３７６、１３７８、１３８０、１３８２、１３８４、１３８６で構成されるＲＦ電極も形成されている。

【0012】

ここで、バイアス電極１３４６ａ、１３５２ａ、１３４６ｂ、１３５２ｂは、それぞれ、マッハツェンダ光導波路１３３０ａ、１３３２ａ、１３３０ｂ、１３３２ｂで構成された光変調器のバイアス点を調整するためのバイアス電極であり、バイアス電極１３５８ａ及び１３５８ｂは、それぞれ、出射導波路１３２２ａ及び１３２２ｂから出射される光の位相を調整するためのバイアス電極である。

【0013】

また、光変調器１３００では、バイアス点調整や位相調整のために各バイアス電極１３４６ａ、１３５２ａ、１３５８ａ、１３４６ｂ、１３５２ｂ、１３５８ｂに印加すべき電圧を低減すべく、これらのバイアス電極が、図示のように櫛形電極として構成されている。

【0014】

ところで、光変調器を実用装置に組み込んで使用する際には、上記温度ドリフトを補償して光伝送特性を良好な状態に維持すべく、バイアス点の変動が生じないようにバイアス電圧を正確に制御する必要がある。このため、温度ドリフトを補償するためのバイアス電極には、バイアス点の変化を検出するための低周波信号（ディザ信号）と、当該変化を補償してバイアス点を所定値に戻すための直流電圧（ＤＣバイアス電圧）と、が印加される。

【0015】

すなわち、ディザ信号をバイアス電極に印加しつつ、光変調器から出力される光信号を光検出器によりモニタし、当該光信号に含まれる当該ディザ信号の強度が最小となるように当該バイアス電極に印加するＤＣバイアス電圧を調整することで、温度ドリフト等のバイアス点の変化が補償される。

【0016】

このようなＤＣバイアス電圧の制御のための光検出器は、例えば、図１３に示すように、出射導波路１３２２ａ、１３２２ｂを伝搬する出射光（変調光）の一部を分岐する分岐導波路１３６０ａ、１３６０ｂの一部（すなわち、分岐導波路１３６０ａ、１３６０ｂが形成されたＬＮ基板１３０２の表面の一部）にそれぞれ配された光検出器１３６２ａ、１３６２ｂとして実現され得る。光検出器１３６２ａ及び１３６２ｂの出力は、それぞれ、電極１３６４ａ、１３６６ａで構成されるモニタ電極１３６８ａ、及び電極１３６４ｂ、１３６６ｂで構成されるモニタ電極１３６８ｂ、を介して光変調器１３００の外部へ出力される。

【0017】

図１４は、分岐導波路１３６０ａを伝搬する光の一部を光検出器１３６２ａに入射させるための構成の例を、光検出器１３６２ａが実装されたＬＮ基板１３０２の部分の、分岐導波路１３６０ａに沿った断面で示した図である。図１４（ａ）に示す構成では、分岐導波路１３６０ａ上に光検出器１３６２ａが配され、光検出器１３６２ａは分岐導波路１３６０ａに対し透明樹脂１４００により接着されている。この構成においては、分岐導波路１３６０ａからしみだした光（エバネッセント光）を、光検出器１３６２ａの図示下部エッジ付近に配された受光器（不図示）により入射させて受信している。また、図１４（ｂ）に示す構成では、分岐導波路１３６０ａ´上部のＬＮ基板１３０２´の表面に凹凸部１４０２を設けて表面粗さを粗くし、分岐導波路１３６０ａ´を伝搬する光を当該表面において散乱させて基板外に放射させ、当該放射させた光を光検出器１３６２ａに入射させて受信している。また、図１４（ｃ）に示す構成では、分岐導波路１３６０ａ´´が形成されたＬＮ基板１３０２´´の表面部分に溝１４０４を形成し、分岐導波路１３６０ａ´´を伝搬する光を当該溝の壁面から出射させ、当該出射させた光を光検出器１３６２ａに入射させて受信している。

【0018】

バイアス電極１３５８ａ等に印加する上記ディザ信号の周波数は、特に、ＲＦ電極に印加される高周波信号よりも低い周波数であって、当該高周波信号に影響が出ないような周波数が選択される。また、バイアス電極が複数使用されている場合には、どのバイアス電極に印加されたディザ信号かを判別しやすいように、バイアス電極毎に異なる周波数のディザ信号が用いられる。

【0019】

この場合、各デバイス電極に印加さるディザ信号は、ＲＦ信号周波数（通常は数十ＧＨｚ）に影響を与えないこと、互いの周波数が近接していないこと、必要な速度のフィードバック制御を行い得ること、等を考慮して数kHzから数百MHzの範囲で選択される。

【0020】

上記の構成を有する従来の光変調器は、一般には、温度ドリフト等が良好に補償されて適切に動作し得る。しかしながら、上記のように複数のバイアス電極を使用する光変調器（例えばＤＰ−ＱＰＳＫ変調器）では、単一のバイアス電極を備える光変調器では見られなかったバイアス電圧制御についての新たな問題が発生し得る。この問題は、複数のバイアス電極を用いる光変調器に特徴的であり、以下のような現象が観測されている。
・一のバイアス電極にディザ信号を印加すると、一つ又は複数の他のバイアス電極における光特性制御（位相調整や温度ドリフト補償）が不安定になる場合がある。この場合、他のバイアス電極に加えて、当該一のバイアス電極でも上記不安定現象が観測される場合がある。
・上記不安定現象は、隣り合った又は接近したバイアス電極間だけでなく、隣り合っていないバイアス電極間や、接近していないバイアス電極間においても発生し得る。
・上記不安定現象は、光変調器の周囲の環境温度に依存して発生したりしなかったりすることがある。
・上記不安定現象は、ディザ信号の周波数を別の周波数に変更すると解消される場合がある。
・上記不安定現象は、各バイアス電極にＤＣ電圧のみを印加した場合には発生しない。

【0021】

上記の不安定現象は、「近接した電極間で発生する電気的な干渉」では説明できない現象であって、長らくその要因は分かっていなかった。

【0022】

本願発明の発明者は、複数のバイアス電極を備える光変調器におけるバイアス制御動作の上記不安定現象を詳細に検討した結果、当該不安定現象の原因が、ＬＮ基板上のバイアス電極にディザ信号が印加されることにより発生する表面弾性波（Surface Acoustic Wave : SAW）である、との知見を得た。すなわち、ＬＮ基板上に形成された一のバイアス電極にディザ信号が印加されると、基板素材であるＬＮが有する圧電効果により基板表面に表面弾性波（Surface Acoustic Wave : SAW）が発生し、当該表面弾性波が基板表面を伝搬して他のバイアス電極に達することで、当該他のバイアス電極が上記一のバイアス電極に印加されたディザ信号を受信し、当該受信されたディザ信号が当該他のバイアス電極におけるバイアス制御動作に干渉を与えて悪影響を及ぼすのである。

【0023】

この表面弾性波は、基板表面を伝搬、反射、散乱する音波であって、近接しない離れたバイアス電極にも作用し、また温度変化による基板物性変化（特に、基板表面における音波の伝搬速度や、基板の線膨張）等によって、その強度や周波数が変化する。このため、隣り合っていない又は接近していないバイアス電極間でも上記不安定現象が生じ、また、環境温度に依存して上記不安定現象が発生したりしなかったりするのである。

【0024】

また、バイアス電極として櫛形電極を用いているため、櫛形電極に印加された電気信号が表面弾性波に変換される際の効率（例えば、印加された電気信号のパワーに対する、発生する表面弾性波のパワーの比）を表す電気音響変換効率が最大となる特性周波数に等しい周波数のディザ信号が当該バイアス電極に印加されたときに、上記不安定現象が顕著となる。そして、この特性周波数は、バイアス電極である櫛形電極の電極間隔により定まる。

【0025】

図１５は、光変調器のバイアス電極に用いられ得る櫛形電極の構成の一例を示す図である。図示の櫛形電極１５００は、２つの電極１５０２と１５０４とで構成され、電極１５０２、１５０４は、それぞれ、図示水平方向に互いに並行に延在する３本の電極１５１０、１５１２、１５１４、及び１５２０、１５２２、１５２４を有している（以下、電極１５１０、１５１２、１５１４、及び１５２０、１５２２、１５２４のような、櫛形電極が有する互いに並行な電極部分を、「櫛形電極を構成する電極」ともいう）。総計６本の電極１５２０、１５１０、１５２２、１５１２、１５２４、１５１４は、同じ電極幅ｈを持ち、間隙（電極間隙）ａで隔てられている。従って、電極間隔（ピッチ）ｐは、次式（１）で与えられる。

【数1】

【0026】

このとき、櫛形電極１５００の特性周波数f₀（すなわち、電気音響変換効率が最大となる周波数）は、次の式（２）で与えられる。

【数2】

ここで、ｖは、基板表面における表面弾性波の伝搬速度、λは、表面弾性波の波長である。換言すれば、電極間隔ｐを有する櫛形電極は、式（２）で示される特性周波数f₀を持ち、当該特性周波数f₀に等しい周波数を持つ電圧信号が印加されると、当該特性周波数f₀に等しい周波数の表面弾性波を強く励振する。逆に、特性周波数f₀を持つ櫛形電極に当該特性周波数f₀に等しい周波数の表面弾性波が入射すると、当該櫛形電極には当該特性周波数f₀に等しい周波数を持つ電気信号が強く誘導される。櫛形電極構造を有するバイアス電極では、当該誘導された電気信号が強い雑音信号となってバイアス制御動作に悪影響を与える。

【0027】

式（２）から明らかなように、特性周波数f₀は、電極幅ｈ及び又は電極間隙ａを変更して電極間隔ｐを変えることにより変化させることができる。

【0028】

弾性表面波の伝搬速度vは、基板に用いた材料の種類や、当該材料の分子配列（例えば結晶方位）に対する基板表面の方向、及び弾性表面波の伝搬方向、等に依存して異なる値を持つ。例えば、基板としてＹカットのＬＮ基板を用いた場合、Ｚ方向に伝搬する弾性表面波では3500m/s程度、基板として１２８°ＹカットのＬＮ基板を用いた場合、Ｘ方向に伝搬する弾性表面波では4000m/s程度の伝搬速度となる。

【0029】

電極幅ｈと電極間隙ａとは、光導波路を伝搬する光波の横方向のフィールドパターンやフィールド径（通常約10μm程度）を考慮して定められる。

【0030】

例えば、電極間隔15μm、電極幅20μm、表面弾性波の速度が3500m/sの場合、特性周波数f₀は50MHz程度となる。この場合、図示の櫛形電極１５００で構成されたバイアス電極に50MHzに近い周波数成分を持ったディザ信号が印加されると、強い表面弾性波が励振される。この表面弾性波は、当該櫛形電極１５００を構成する電極（例えば電極１５２０）の長さ方向に対し直交する方向（図示上下方向）へ向かって基板表面を伝搬し、他のバイアス電極（櫛形電極）に達する。当該他のバイアス電極では、圧電効果によって当該表面弾性波が電気信号に変換され、上記周波数の雑音信号が生じて、バイアス制御動作に影響を受ける。

【0031】

他のバイアス電極が受ける影響の程度は、当該他のバイアス電極が、当該他のバイアス電極を構成する電極の長さ方向に対し直交する方向から上記弾性表面波が到来する位置に配され、且つ当該弾性表面波の周波数と同じ特性周波数を持っている場合に、最も強くなる。また、当該影響の程度は、当該他のデバイスの当該特性周波数における電気音響変換効率の値にも依存し、当該効率が大きいほど大きい。

【0032】

本願発明の発明者は、上記知見に基づき、表面弾性波を介したバイアス電極間の干渉を抑制又は低減するための新規な構成を考案し、当該構成が当該干渉の抑制に効果的であることを検証した（具体的構成については、特願２０１６−０３６９６２に記載されている）。

【0033】

しかしながら、図１３に示す光変調器１３００のように、バイアス電極１３５８ａ等に印加されたディザ信号により変調された光信号（より具体的には、出射導波路１３２２ａを伝搬する出射光）に含まれる当該ディザ信号成分の大きさを検知するための（バイアス点検出のための）光検出器１３６２ａ、１３６２ｂを基板１３０２上に設けた場合には、さらなる問題として、バイアス電極１３５８ａ等において発生した表面弾性波が、ＬＮ基板１３０２の基板表面を伝搬して光検出器１３６２ａ、１３６２ｂの実装領域まで達し、光検出器１３６２ａ、１３６２ｂにおいて受信される光のパワーに変動を生じさせ得る。

【0034】

すなわち、光検出器１３６２ａ、１３６２ｂは、図１４に示すように分岐導波路１３６０ａ、１３６０ｂの上部に近接して配置されるため、ＬＮ基板１３０２の表面を伝搬する表面弾性波が到来すると、光検出器１３６２ａ、１３６２ｂと分岐導波路１３６０ａ、１３６０ｂとの間の幾何学距離が僅かに変動することなり、当該僅かな幾何学距離の変動によって、分岐導波路１３６０ａ、１３６０ｂから出射して光検出器１３６２ａ、１３６２ｂにより受信される光の量（受信光量）が変動することとなり得る。

【0035】

また、光導波路に対し表面弾性波が作用すると、光弾性効果（圧力がかかると屈折率が変化する現象）等を介して伝搬光の状態が変化し、光検出器１３６２ａ、１３６２ｂにより受信される光の量が変動することとなり得る。

【0036】

この受信光量の変動は、伝搬する種々の表面弾性波の周波数成分（すなわち、バイアス電極１３５８ａ等に印加されたディザ信号の周波数成分）を含み、したがって、出射導波路１３２２ａを伝搬する出射光（変調光）に含まれるディザ信号成分の強度についての、光検出器１３６２ａ、１３６２ｂにおける検知誤差を生じさせる。その結果、光検出器１３６２ａ、１３６２ｂを用いて行われるバイアス電圧制御動作（バイアス制御動作ともいう）に不安定現象が生じ、光変調器１３００によって変調される光の伝送品質が悪化することとなる。

【0037】

そして、バイアス電極と同一の基板上に形成された光検出器における、このような表面弾性波に起因するディザ信号成分の検知誤差は、図１３に示すような複数のバイアス電極を含んで多くの表面弾性波を生じ得る光変調器において発生し得るのみならず、単一のバイアス電極のみを有する光変調器においても発生し得るものであり、当該検知誤差の低減を講じることが必要となり得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0038】

【特許文献1】特開２０１０−２３７４９７号公報

【特許文献2】特開２００３−２３３０４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0039】

上記背景より、バイアス電圧とディザ信号とが印加されるバイアス電極と、出射光に含まれるディザ信号成分の強度をモニタする光検出器と、を同一基板上に備える光変調器において、当該光検出器により検出されるディザ信号成分強度の検知誤差を低減して、バイアス制御動作の不安定現象を解消することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0040】

本発明の一の態様は、光変調器である。本光変調器は、圧電効果を有する基板と、当該基板上に形成された光導波路と、当該光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、前記基板上に形成され、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、を備え、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されている。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に設けられた金属膜で構成される。
本発明の他の態様によると、前記金属膜は、前記光検出器が接続される電極である。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に塗布された樹脂で構成される。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に形成された金属膜で構成される。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記光検出器のエッジ部周辺の前記基板上に塗布された樹脂で構成される。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に塗布された樹脂で構成される。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器を備える光送信装置である。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。

【図2】図１に示す光変調器の、表面弾性波抑制手段であるガードパターンの周辺の部分詳細図である。

【図3】図１に示す光変調器に用いることのできる、表面弾性波抑制手段の第１の変形例を示す図である。

【図4】図１に示す光変調器に用いることのできる、表面弾性波抑制手段の第２の変形例を示す図である。

【図5】図１に示す光変調器に用いることのできる、表面弾性波抑制手段の第３の変形例を示す図である。

【図6】図１に示す光変調器に用いることのできる、表面弾性波抑制手段の第４の変形例を示す図である。

【図7】図１に示す光変調器に用いることのできる、表面弾性波抑制手段の第５の変形例を示す図である。

【図8】図１に示す光変調器に用いることのできる、表面弾性波抑制手段の第６の変形例を示す図である。

【図9】図１に示す光変調器に用いることのできる、表面弾性波抑制手段の第７の変形例を示す図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。

【図11】図１０に示す光変調器の、表面弾性波抑制手段である溝部の周辺の部分詳細図である。

【図12】本発明の第３の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。

【図13】従来の光変調器の構成を示す図である。

【図14】光変調器における、分岐導波路を伝搬する光の一部を光検出器に入射させるための構成の例を示す図である。

【図15】櫛形電極の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態に示す光変調器は、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ変調器であるが、本発明は、これに限らず、バイアス電極と、出射光（変調光）をモニタする（監視する）光検出器と、を同一基板上に備える種々のタイプの光変調器により実施することができる。

【0043】

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。上述したように、本実施形態に係る光変調器１００は、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ変調器であり、その基本構成は図１３に示す従来のＤＰ−ＱＰＳＫ変調器１３００と同様である。すなわち、本光変調器１００は、例えばＺカットのＬＮ基板１０２上に形成されたネスト型のマッハツェンダ光導波路（図示太線の点線）と、電極（図示ハッチング部分）とで構成されている。この光変調器では、レーザダイオード等の光源（不図示）からの光が図示右方向から入射し、変調された光が図示左方向から出射する。出射した光は、例えば空間光学系により合波されて、光伝送路につながった光ファイバに入射される。

【0044】

光導波路は、図示右方向からの入射光を受ける入射導波路１０４と、当該入射導波路１０４を伝搬する光を分岐する光分岐部１０６と、光分岐部１０６で分岐されたそれぞれの光を変調する２つのマッハツェンダ光導波路１１０ａ、１１０ｂと、で構成されている。

【0045】

マッハツェンダ光導波路１１０ａは、入射導波路１１２ａと、当該入射導波路１１２ａを伝搬する光を分岐する光分岐部１１４ａと、光分岐部１１４ａで分岐されたそれぞれの光を伝搬させる平行導波路１１６ａ、１１８ａと、当該平行導波路１１６ａ、１１８ａを伝搬した光を合波する合波部１２０ａと、当該合波部１２０ａで合波された光を外部へ出射する出射導波路１２２ａと、を有する。また、マッハツェンダ光導波路１１０ａは、上記平行導波路１１６ａ及び１１８ａの一部にそれぞれ形成されたマッハツェンダ光導波路１３０ａ（図示点線で示す矩形内の部分）、１３２ａ（図示２点鎖線で示す矩形内の部分）を有する。

【0046】

マッハツェンダ光導波路１３０ａの平行導波路１３４ａ、１３６ａの光出射側（図示左方）と、マッハツェンダ光導波路１３２ａの平行導波路１３８ａ、１４０ａの光出射側（図示左方）と、には、それぞれ、電極１４２ａ、１４４ａで構成されるバイアス電極１４６ａと、電極１４８ａ、１５０ａで構成されるバイアス電極１５２ａが形成されている。また、マッハツェンダ光導波路１１０ａの平行導波路１１６ａ、１１８ａの光出射側（図示左方）には、電極１５４ａ、１５６ａで構成されるバイアス電極１５８ａが形成されている。そして、各バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１５８ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ｂは、それぞれ、図示のように櫛形電極を構成している。

【0047】

マッハツェンダ光導波路１１０ｂの構成は、図示のとおり、マッハツェンダ光導波路１１０ａの構成と同様である。また、光変調器１００には、４つのマッハツェンダ光導波路１３０ａ、１３２ａ、１３０ｂ、１３２ｂの８本の平行導波路１３４ａ、１３６ａ、１３８ａ、１４０ａ、１３４ｂ、１３６ｂ、１３８ｂ、１４０ｂ上に、それぞれ電極１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、１８０、１８２、１８４、１８６で構成されるＲＦ電極も形成されている。

【0048】

ここで、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂは、それぞれ、マッハツェンダ光導波路１３０ａ、１３２ａ、１３０ｂ、１３２ｂで構成された光変調器のバイアス点を調整するためのバイアス電極であり、バイアス電極１５８ａ及び１５８ｂは、それぞれ、出射導波路１２２ａ及び１２２ｂから出射される光の位相を調整するためのバイアス電極である。

【0049】

また、光変調器１００は、さらに、合波部１２０ａ、１２０ｂからそれぞれ延在して出射導波路１２２ａ、１２２ｂを伝搬する出射光の一部をそれぞれ分岐する分岐導波路１６０ａ、１６０ｂと、分岐導波路１６０ａ、１６０ｂが形成されたＬＮ基板１０２の基板面上に配された光検出器１６２ａ、１６２ｂと、を備える。ここで、光検出器１６２ａ、１６２ｂは、例えばホトダイオード（PD、Photo Diode）を光検出素子（不図示）として用いて構成されており、当該光検出素子により分岐導波路１６０ａ、１６０ｂからの光をそれぞれ検出すべく、当該光検出素子が分岐導波路１６０ａ、１６０ｂと対面する位置となるように配されている。

【0050】

また、光検出器１６２ａ、１６２ｂは、ＬＮ基板１０２の基板表面の、分岐導波路１６０ａ、１６０ｂが形成された部分に対し、例えば透明樹脂を用いた接着剤により固定されており、例えば図１４（ａ）に示す構成と同様に、それぞれ分岐導波路１６０ａ、１６０ｂからしみだした光（エバネッセント光）を受信する。

【0051】

光検出器１６２ａ及び１６２ｂの出力は、それぞれ、電極１６４ａ、１６６ａで構成されるモニタ電極１６８ａ、及び電極１６４ｂ、１６６ｂで構成されるモニタ電極１６８ｂ、を介して光変調器１００の外部へ出力される。

【0052】

特に、本実施形態の光変調器１００は、ＬＮ基板１０２上の、表面弾性波を発生する櫛形電極構造を有するバイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域と、光検出器１６２ａ、１６２ｂが配されている部分（又は領域）と、の間に、金属膜で構成されるガードパターン１９０がＬＮ基板１０２上に形成されている。このガードパターン１９０は、ＬＮ基板１０２の表面を伝搬する表面弾性波の吸収体として作用し、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから生じて光検出器１６２ａ、１６２ｂの実装部分に到達する表面弾性波を抑制（又は阻止）する抑制手段（以下、表面弾性波抑制手段ともいう）を構成する。

【0053】

図２は、図１に示す光変調器１００のガードパターン１９０の周辺の部分詳細図である。ガードパターン１９０より図示右側の、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域から到来する表面弾性波（図示波線矢印により模式的に示す）は、ガードパターン１９０によって吸収され、光検出器１６２ａ、１６２ｂの実装部分への到達が阻止又は抑制される。なお、ガードパターン１９０は、表面弾性波を発生する櫛形電極構造を有するバイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域と、光検出器１６２ａ、１６２ｂが配されている部分（又は領域）と、の間に配される限りにおいて、任意の位置に設けるものとすることができる。

【0054】

このガードパターン１９０は、例えば金（Ａｕ）を用いて構成することができ、ガードパターン１９０による表面弾性波の吸収効果は、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域から光検出器１６２ａ、１６２ｂが配されている領域に向かう方向に沿って測ったガードパターン１９０の幅ｄ２０が広いほど高く、またガードパターン１９０の膜厚が厚いほど高い。したがって、ガードパターン１９０のサイズ（厚さを含む）は、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから発生し得る表面弾性波の強度に応じて決定することが好ましい。特に、ガードパターン１９０の幅ｄ２０は、表面弾性波を効果的に吸収する観点から少なくとも表面弾性波の波長より長いことが望ましく、従って、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから発生し得る表面弾性波の最も長い波長λｍａｘより広いこと（すなわち、ｄ２０≧λｍａｘ）が特に望ましい。

【0055】

また、一般に、光導波路上に金属膜を形成した場合、当該光導波路を伝搬する光が当該金属膜により吸収されて減衰することが知られている。したがって、このような光の減衰を防止すべく、例えば、ガードパターン１９０とＬＮ基板１０２の表面との間に、当該ＬＮ基板１０２上に形成された光導波路（例えば１１６ａ、１１６ｂ等）よりも屈折率の低い材料（例えばＳｉＯ_２）を用いたバッファ層を形成するものとしてもよい。また、上記光の減衰を防止する他の構成として、図１及び図２に示すガードパターン１９０のうち、光導波路（例えば、１１６ａ、１１６ｂ等）上に形成される部分を除去して、ガードパターン１９０を複数の金属膜部分で構成するものとしてもよい。

【0056】

なお、本実施形態では、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域と、光検出器１６２ａ、１６２ｂが配されている部分（領域）と、の間に、表面弾性波を吸収する金属膜で構成されたガードパターン１９０を、表面弾性波抑制手段として設けるものとしたが、これに限らず、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから発生して光検出器１６２ａ、１６２ｂに到達する表面弾性波を抑制又は阻止できる限りにおいて、種々の表面弾性波抑制手段を用いるものとすることができる。

【0057】

以下、本実施形態についての表面弾性波抑制手段の変形例を、図３〜図９を用いて説明する。図３〜図９には、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる種々の表面弾性波抑制手段を示している。なお、図３〜図９では、光検出器１６２ａの周辺部分を例にとり、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示しているが、図３〜図９に示す構成は、光検出器１６２ｂの周辺部分にも同様に適用して、光検出器１６２ｂに到達する表面弾性波を抑制又は阻止することができる。

【0058】

〔第１の変形例〕
まず、図１に示す光変調器１００に用いられる表面弾性波抑制手段の第１の変形例について説明する。本変形例では、表面弾性波抑制手段として、ガードパターン１９０に代えて表面弾性波を吸収する樹脂が用いられている。

【0059】

図３は、本変形例に係る、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示す図である。なお、図３において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図１及び図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用するものとする。

【0060】

図３に示す変形例では、表面弾性波抑制手段として、ＬＮ基板１０２上の、表面弾性波を発生する櫛形電極構造を有するバイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域と、光検出器１６２ａが配されている部分（領域）と、の間に、ＬＮ基板１０２上に樹脂３９０が塗布されている。この樹脂３９０は、ＬＮ基板１０２の表面を伝搬する表面弾性波の吸収体として作用し、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから生じて光検出器１６２ａの実装部分に到達する表面弾性波を抑制又は阻止する表面弾性波抑制手段を構成する。樹脂３９０は、例えば、紫外線硬化型の接着剤及び又はエポキシ系の接着剤であるものとすることができる。

【0061】

なお、樹脂３９０による表面弾性波の吸収効果は、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域から光検出器１６２ａ、１６２ｂが配されている領域に向かう方向に沿って測った樹脂３９０の幅ｄ３０が広いほど高く、また樹脂３９０の厚さが厚いほど高い。したがって、樹脂３９０のサイズ（厚さを含む）は、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから発生し得る表面弾性波の強度に応じて決定することが好ましい。特に、樹脂３９０の幅ｄ３０は、表面弾性波を効果的に吸収する観点から少なくとも表面弾性波の波長より長いことが望ましく、従って、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから発生し得る表面弾性波の最も長い波長λｍａｘより広いこと（すなわち、ｄ３０≧λｍａｘ）が特に望ましい。

【0062】

〔第２の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられる表面弾性波抑制手段の第２の変形例について説明する。
図４は、本変形例に係る、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示す図である。なお、図４において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図１及び図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用するものとする。

【0063】

本変形例では、図４に示すように、表面弾性波抑制手段として、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ等が形成された領域に対し光検出器１６２ａの実装部分（又は実装領域）を囲うように、表面弾性表面波を吸収する金属（例えば金（Ａｕ））による矩形枠状のガードパターン４９０がＬＮ基板１０２上に形成されている。このガードパターン４９０により、光検出器１６２ａの四方から当該光検出器１６２ａに到達する表面弾性波が効果的に抑制又は阻止される。

【0064】

ガードパターン４９０による表面弾性波の抑制（阻止）効果は、当該ガードパターン４９０を構成する帯状金属パターンの幅ｄ４０及び厚さに依存する。光検出器１６２ａの周辺には、図４に示すように当該光検出器１６２ａに接続する電極１６４ａ、１６６ａ等が近接して配されるため、幅ｄ４０を十分大きく確保できない場合には、当該帯状金属パターンの厚さを厚くする必要がある。ただし、表面弾性波を効果的に抑制するためには、ガードパターン４９０を構成する帯状金属パターンの幅ｄ４０は、少なくとも到来する表面弾性波より長いことが望ましく、従って、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから発生し得る表面弾性波の最も長い波長λｍａｘより広いこと（すなわち、ｄ４０≧λｍａｘ）が特に望ましい。

【0065】

〔第３の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられる表面弾性波抑制手段の第３の変形例について説明する。
図５は、本変形例に係る、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示す図である。なお、図５において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図１及び図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用するものとする。

【0066】

本変形例では、図５に示すように、表面弾性波抑制手段として、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ等が形成された領域に対し光検出器１６２ａの実装部分（又は実装領域）を囲うように、表面弾性表面波を吸収する樹脂５９０がＬＮ基板１０２上に塗布されている。この樹脂５９０により、光検出器１６２ａの四方から当該光検出器１６２ａに到達する表面弾性波が効果的に抑制又は阻止される。樹脂５９０の幅及び厚さについての望ましい条件は図３に示す第１の変形例である樹脂３９０と同様であり、特にｄ５０≧λｍａｘ（λｍａｘは、発生し得る表面弾性波の最も長い波長）であることが望ましい。

【0067】

〔第４の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられる表面弾性波抑制手段の第４の変形例について説明する。
図６は、本変形例に係る、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示す図である。なお、図６において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図１及び図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用するものとする。

【0068】

本変形例では、図６に示すように、光検出器１６２ａに接続されるモニタ電極３６８ａを構成する電極３６６ａ、３６６ｂが、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ等が形成された領域と光検出器１６２ａが配されている領域との間まで延在して形成され、電極３６６ａ、３６６ｂが表面弾性波抑制手段として機能する。ここで、表面弾性波を効果的に抑制する観点からは、電極３６６ａ、３６６ｂの幅ｄ６０、ｄ６２のうち少なくとも一方が、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂから発生し得る表面弾性波の最も長い波長λｍａｘより広いことが特に望ましい。

【0069】

〔第５の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられる表面弾性波抑制手段の第５の変形例について説明する。
図７は、本変形例に係る、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示す図である。なお、図７において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図１及び図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用するものとする。

【0070】

図７（ａ）は、光検出器１６２ａ周辺の部分詳細図であり、図７（ｂ）は、光検出器１６２ａの部分のＡＡ断面矢視図である。なお、図７（ｂ）においては、分岐導波路１６０ａの記載を省略している。

【0071】

本変形例では、図７（ａ）（ｂ）に示すように、光検出器１６２ａの、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ等が形成された領域に面する側（すなわち、図示右側）のエッジ（以下、「表面弾性波到来方向のエッジ」ともいう）の部分に、樹脂７９０が、当該エッジから長さｄ７０に亘って塗布されている。この樹脂７９０は、表面弾性波抑制手段として機能し、バイアス電極１４６ａ等が形成された領域から光検出器１６２ａに到来する表面弾性波を抑制する。

【0072】

樹脂７９０の塗布長さｄ７０は、光検出器１６２ａの表面弾性波到来方向のエッジから測った樹脂７９０の端部までの長さであり、表面弾性波を効果的に阻止する観点から、到来する表面弾性波のうち最も長い波長λｍａｘ以上（すなわち、ｄ７０≧λｍａｘ）であることが望ましい。なお、樹脂７９０は、図３に示す第１の変形例に係る樹脂３９０と同様に、例えば、紫外線硬化型の及び又はエポキシ系の接着剤であるものとすることができる。

【0073】

更に本接着剤は光検出器１６２ａを基板上に固定する接着剤と同じ材料を使うことができる。この場合、光検出器１６２ａを基板上に固定する通常の接着剤量より多くの量を塗布し、固定時に光検出器エッジ部周辺に接着剤がはみ出すようにする。このようにすると組立工数を増加させる事無く表面弾性波の影響を抑圧する構成を実現する事が出来、好適である。

【0074】

なお、図７に示す構成では、光検出器１６２ａの、表面弾性波到来方向のエッジに対向するエッジ部分にも、表面弾性波到来方向のエッジ部分に塗布された樹脂７９０と等量の樹脂が塗布されている。これは、例えば接着材である樹脂７９０と等量の樹脂を相対向するエッジ部分に塗布することで、相対向するエッジ部分に塗布されたこれら樹脂部分が環境温度変動時にほぼ等量だけ熱膨張／収縮するようにして、分岐導波路１６０ａと光検出器１６２ａとの間の光結合効率の、環境温度変動に起因する変動を抑制するためである。

【0075】

また、図７に示す本変形例では、光検出器１６２ａの、表面弾性波到来方向のエッジと、当該エッジに対向するエッジに樹脂を塗布する構成としたが、これに限らず、光検出器１６２ａの全周囲のエッジに樹脂を塗布するものとしてもよい。この場合、光検出器１６２ａのエッジから外側に向かって広がる樹脂塗布部分の距離は、上記長さｄ７０と同様に、到来する表面弾性波のうち最も長い波長λｍａｘ以上であることが望ましい。これにより、光検出器１６２ａに向かって四方から到来する表面弾性波を効果的に抑制することができる。

【0076】

〔第６の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられる表面弾性波抑制手段の第６の変形例について説明する。
図８は、本変形例に係る、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示す図である。なお、図８において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図１及び図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用するものとする。

【0077】

本変形例は、図４に示す第２の変形例に係るガードパターン４９０と、図７に示す第５の変形例に係る樹脂７９０と、を組み合わせた構成である。すなわち、本変形例では、図８に示すように、光検出器１６２ａの実装部分を囲うように、幅ｄ８０の帯状金属膜（例えば金（Ａｕ））で構成される矩形枠状のガードパターン８９０が形成され、さらに、光検出器１６２ａの、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ等が形成された領域の方向の側のエッジ部に、樹脂８９２が、当該エッジから距離ｄ８２に亘って塗布されている。すなわち、本変形例では、ガードパターン８９０と、樹脂８９２と、が表面弾性波抑制手段として機能し、到来する表面弾性波をより効果的に阻止することができる。なお、表面弾性波を効果的に阻止する観点から、幅ｄ８０及び距離ｄ８２のうち少なくとも一方が、到来する表面弾性波のうち最も長い波長λｍａｘ以上であることが望ましい。

【0078】

〔第７の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられる表面弾性波抑制手段の第６の変形例について説明する。
図９は、本変形例に係る、ガードパターン１９０に代えて用いることのできる表面弾性波抑制手段を示す図である。なお、図９において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については、図１及び図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用するものとする。

【0079】

本変形例は、図６に示す第４の変形例に係るモニタ電極６６８ａと、図７に示す第５の変形例に係る樹脂７９０と、を組み合わせた構成である。すなわち、本変形例では、図９に示すように、光検出器１６２ａに接続されるモニタ電極９６８ａを構成する電極９６４ａ、９６６ａが、それぞれ幅ｄ９０、ｄ９２をもって、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ等が形成された領域と光検出器１６２ａが配されている部分（領域）との間にまで延在して形成されていると共に、光検出器１６２ａの、表面弾性波を発生するバイアス電極１４６ａ等が形成された領域に面する側（すなわち、図示右側）のエッジ部（すなわち、表面弾性波到来方向のエッジ部）に、樹脂９９０が、当該エッジから長さｄ９４に亘って塗布されている。すなわち、本変形例では、電極９６４ａ、９６６ａと、樹脂９９０と、が表面弾性波抑制手段として機能し、到来する表面弾性波をより効果的に抑制する。

【0080】

なお、表面弾性波を効果的に阻止する観点から、ｄ９０、ｄ９２、ｄ９４の少なくとも一つは、到来する表面弾性波のうち最も長い波長λｍａｘ以上であることが望ましい。

【0081】

なお、本変形例では、図９に示すように、樹脂９９０が、光検出器１６２ａの、表面弾性波到来方向のエッジ部に塗布されているが、これに限らず、例えば電極９６４ａ、９６６ａにより当該エッジ部に到来する表面弾性波を十分に阻止できる場合には、当該電極９６４ａ、９６６ａの端部（図示下方の端部）から回り込んで光検出器１６２ａに到来する表面弾性波を更に阻止すべく、光検出器１６２ａの図示下方のエッジ部に、樹脂９９０を塗布するものとしてもよい。

【0082】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。図１０において、図１に示す第１の実施形態に係る光変調器１００と同じ構成要素については、図１における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した第１の実施形態についての説明を援用するものとする。

【0083】

図１０に示す本実施形態に係る光変調器１０００は、第１の実施形態に係る光変調器１００と同様の構成を有するが、ＬＮ基板１０２代えてＬＮ基板１００２を有し、ＬＮ基板１００２は、ガードパターン１９０に代えて、合波部１２０ａ及び１２０ｂの近傍に溝部１０９０ａ、１０９０ｂ、及び１０９０ｃ（総称して、溝部１０９０ともいう）を有する。

【0084】

溝部１０９０は、光変調器１００のガードパターン１９０と同様に、表面弾性波を発生する櫛形電極構造を有するバイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域と、光検出器１６２ａ、１６２ｂが配されている領域と、の間に配されており、光変調器１０００における表面弾性波抑制手段を構成する。

【0085】

図１１は、図１０に示す光変調器１０００の溝部１０９０周辺の部分詳細図である。溝部１０９０（すなわち、溝部１０９０ａ、１０９０ｂ、１０９０ｃ）より図示右側の、バイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域から到来する表面弾性波（図示波線矢印により模式的に示す）は、溝部１０９０によってその伝搬が阻止され、光検出器１６２ａ、１６２ｂの実装部分への到達が抑制される。

【0086】

なお、溝部１０９０は、ＬＮ基板１００２上における光導波路の形成部分を避けて形成されるが、光導波路の幅は１０μｍ程度と非常に狭いので、光導波路の形成部分を避けて溝部１０９０が形成されていない部分（すなわち、溝部１０９０ａと１０９０ｂの間、及び溝部１０９０ｂと１０９０ｃの間）を通り抜けて光検出器１６２ａ、１６２ｂに到達する表面弾性波の強度はほとんど無視できる。

【0087】

なお、溝部１０９０は、表面弾性波を発生する櫛形電極構造を有するバイアス電極１４６ａ、１５２ａ、１４６ｂ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂが形成された領域と、光検出器１６２ａ、１６２ｂが配されている領域と、の間である限り、任意の位置に配されるものとすることができる。ただし、上述したように、溝部１０９０は、光導波路の形成部分を避けて形成する必要があるため、光導波路形成部分によって分断される個所が少なくなるように配されることが望ましい。例えば、図１０に示す例では、溝部１０９０は、合波部１２０ａ、１２０ｂのみを避ければよい位置に配されている（すなわち、当該位置より、図示左右方向にずれた位置では、４つの光導波路（１１６ａ、１１８ａ、１１６ｂ、１１８ｂ、又は１６０ａ、１２２ａ、１２２ｂ、１６０ｂ）の形成部分（すなわち、４か所）において分断されるのに対し、図１０に示した溝部１０９０の位置では分断される個所は２か所となる）。

【0088】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第１及び第２実施形態に示した光変調器１００（図３〜図９に示す任意の変形例を含む）及び１０００のいずれかを搭載した光送信装置である。

【0089】

図１２は、本実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。本光送信装置１２００は、光変調器１２１０を含む光変調ユニット１２２０と、光変調器１２１０に光を入射する光源１２３０と、光変調ユニット１２２０から出力された光を伝送する光ファイバ１２４０と、を有する。

【0090】

光変調ユニット１２２０は、また、光変調器１２１０から出力される２つの直交２偏光光の一部をそれぞれ分岐する光分岐器１２５０及び１２５２と、光分岐器１２５０及び１２５２により分岐された一方の光をそれぞれ受ける受光器１２６０及び１２６２を備える。受光器１２６０及び１２６２の出力は、フィードバック信号としてバイアス制御部１２８０（後述）に出力される。

【0091】

さらに、光変調ユニット１２２０は、偏波合成器１２７０を備える。
光変調ユニット１２２０に含まれる光変調器１２１０は、図１及び図１０に示す光変調器１００（図３〜図９に示す任意の変形例を含む）及び１０００のいずれかであり、偏波合成器１２７０は、光変調器１２１０から出力されて光分岐器１２５０及び１２５２をそれぞれ通過した２つの直交２偏光光を合波して、光ファイバ１２４０に入力する。

【0092】

光送信装置１２００は、また、光変調器１２１０が備えるバイアス電極を制御する制御装置であるバイアス制御部１２８０を有する。バイアス制御部１２８０は、バイアス点制御のための直流電圧にバイアス点の変動を検出するためのディザ信号を重畳したバイアス電圧を、光変調器１２１０が備えるバイアス電極に印加する。そして、バイアス制御部１２８０は、光変調ユニット１２２０内の受光器１２６０、１２６２から出力されるフィードバック信号内のディザ信号周波数成分の強度をモニタすることにより、光変調器１２１０が備えるバイアス電極に印加する上記直流電圧の大きさを制御する。

【0093】

バイアス制御部１２８０は、また、光変調器１２１０が複数のバイアス電極を備えるときは、バイアス電極毎に異なる周波数のディザ信号を用いたバイアス電圧を、それぞれのバイアス電極に印加する。

【0094】

なお、ディザ信号は、正弦波に限らず、こぎり波、パルス波、三角波、階段波等、任意の波形を有する信号をすることができる。

【0095】

また、ディザ信号は必ずしも常時印加する信号である必要は無く、バイアス点を検出する目的で間欠的に印加される電気信号であっても良い。
また前述実施例では光検出器が2分岐された導波路の一つの上に設置されている構成を例示したが、光検出器が基板上に構成されていれば良く、導波路の分岐数に関係なくまた導波路上でない部分に光検出器を設置しても良い。

【0096】

以上、説明したように、上述した実施形態に示す光変調器（１００、１０００）は、複数のバイアス電極（１５８ａ等）と出射光（変調光）の強度を監視するための光検出器（１６２ａ等）を同一の基板（１０２等）上に備え、当該基板上の、バイアス電極が形成された領域と光検出器が配された部分との間に、バイアス電極から発生して光検出器に到達する表面弾性波を抑制するための表面弾性波抑制手段（１９０等）を備える。

【0097】

これにより、本光変調器１００、１０００では、光検出器１６２ａ等により検出される出射光の強度は、バイアス電極１５８ａ等に印加されたディザ信号により当該バイアス電極１５８ａ等から発生する表面弾性波に起因した変動を生じない。その結果、光検出器１６２ａ等を用いて当該出射光に含まれるディザ信号成分強度を精度よく検知することができるので、安定なバイアス制御動作を行うことができ、当該光変調器１００、１０００を用いた光信号伝送の伝送品質を良好に維持することができる。

【符号の説明】

【0098】

１００、１０００・・・光変調器、１０２、１００２・・・基板、１０４、１１２ａ、１１２ｂ・・・入射導波路、１０６、１１４ａ、１１４ｂ・・・光分岐部、１１０ａ、１１０ｂ、１３０ａ、１３０ｂ、１３２ａ、１３２ｂ・・・マッハツェンダ光導波路、１１６ａ、１１６ｂ、１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ・・・平行導波路、１２０ａ、１２０ｂ・・・合波部、１２２ａ、１２２ｂ・・・出射導波路、１４６ａ、１４６ｂ、１５２ａ、１５２ｂ、１５８ａ、１５８ｂ・・・バイアス電極、１６０ａ、１６０ｂ・・・分岐導波路、１６２ａ、１６２ｂ・・・光検出器、１６８ａ、１６８ｂ、６６８、９６８・・・モニタ電極、１９０、４９０、８９０・・・ガードパターン、１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、１８０、１８２、１８４、１８６・・・ＲＦ電極、３９０、５９０、７９０、８９２、９９０・・・樹脂、１０９０・・・溝部、１２００・・・光送信装置、１２１０・・・光変調器、１２２０・・・光変調ユニット、１２３０・・・光源、１２４０・・・光ファイバ、１２５０、１２５２・・・光分岐器、１２６０、１２６２・・・受光器、１２７０・・・偏波合成器、１２８０・・・バイアス制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2017年1月27日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、
前記光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、
前記基板上に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されており、
前記抑制手段は、前記表面弾性波が伝搬する方向の長さが、前記バイアス電極から発生する前記表面弾性波が持つ波長より長く構成されている、
光変調器。

【請求項2】

基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、
当該光導波路を伝搬する光波を制御するための、ディザ信号が印加されるバイアス電極と、
前記基板面上に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されている、
光変調器。

【請求項3】

基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、
前記光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、
前記基板上に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されており、
前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間には電気回路を構成する金属パターンがなく、前記抑制手段は電気回路要素と直流的に接続されていない金属又は樹脂である、
光変調器。

【請求項4】

基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、
当該光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、
前記基板面上に、空間を介することなく配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上において、前記バイアス電極が形成された領域に対して前記光検出器が配された部分を囲うように配された、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されている、
光変調器。

【請求項5】

前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に設けられた金属膜で構成される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項6】

前記金属膜は、前記光検出器が接続される電極である、請求項１、２又は４に記載の光変調器。

【請求項7】

前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に塗布された樹脂で構成される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項8】

前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に形成された金属膜で構成される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項9】

前記抑制手段は、前記光検出器のエッジ部周辺の前記基板上に塗布された樹脂で構成される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項10】

前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に塗布された樹脂で構成される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光変調器を備える光送信装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0040】

本発明の一の態様は、基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器である。本光変調器は、前記光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、前記基板上に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、を備え、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されており、前記抑制手段は、前記表面弾性波が伝搬する方向の長さが、前記バイアス電極から発生する前記表面弾性波が持つ波長より長く構成されている。
本発明の他の態様は、基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、当該光導波路を伝搬する光波を制御するための、ディザ信号が印加されるバイアス電極と、前記基板面上に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、を備え、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されている。
また、本発明の他の態様は、基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、前記光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、前記基板上に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、を備え、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されており、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間には電気回路を構成する金属パターンがなく、前記抑制手段は電気回路要素と直流的に接続されていない金属又は樹脂である。
本発明の更に他の態様は、基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、当該光導波路を伝搬する光波を制御するバイアス電極と、前記基板面上に、空間を介することなく配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、を備え、前記基板上において、前記バイアス電極が形成された領域に対して前記光検出器が配された部分を囲うように配された、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されている。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に設けられた金属膜で構成される。
本発明の他の態様によると、前記金属膜は、前記光検出器が接続される電極である。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に塗布された樹脂で構成される。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に形成された金属膜で構成される。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記光検出器のエッジ部周辺の前記基板上に塗布された樹脂で構成される。
本発明の他の態様によると、前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に塗布された樹脂で構成される。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器を備える光送信装置である。

【手続補正書】

【提出日】2017年6月7日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、
前記光導波路を伝搬する光波を制御するための、ディザ信号が印加されるバイアス電極と、
前記基板上の光導波路上部に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されており、
前記抑制手段は、前記表面弾性波が伝搬する方向の長さが、前記バイアス電極の電極間隔の２倍の値で表される前記バイアス電極から発生する前記表面弾性波が持つ波長より長く構成されている、
光変調器。

【請求項2】

基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、
前記光導波路を伝搬する光波を制御するための、ディザ信号が印加されるバイアス電極と、
前記基板上の光導波路上部に配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分との間に、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配されており、
前記抑制手段は、前記表面弾性波が伝搬する方向の長さが、前記バイアス電極の電極間隔の２倍の値で表される前記バイアス電極から発生する前記表面弾性波が持つ波長より長く構成され、
前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間には電気回路を構成する金属パターンがなく、前記抑制手段は電気回路要素と直流的に接続されていない金属又は樹脂である、
光変調器。

【請求項3】

基板上に形成された光導波路を伝搬する光を、当該基板が有する電気光学効果により変調する光変調器であって、
当該光導波路を伝搬する光波を制御するための、ディザ信号が印加されるバイアス電極と、
前記基板面上の光導波路上部に、空間を介することなく配された、前記光導波路を伝搬する光信号を監視する光検出器と、
を備え、
前記基板上において、前記バイアス電極が形成された領域に対して前記光検出器が配された部分を囲うように配された、前記バイアス電極から前記光検出器へ伝搬する表面弾性波を抑制する少なくとも一つの抑制手段が配され、
前記抑制手段は、前記表面弾性波が伝搬する方向の長さが、前記バイアス電極の電極間隔の２倍の値で表される前記バイアス電極から発生する前記表面弾性波が持つ波長より長く構成されている、
光変調器。

【請求項4】

前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に設けられた金属膜で構成される、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項5】

前記金属膜は、前記光検出器が接続される電極である、請求項１又は３に記載の光変調器。

【請求項6】

前記抑制手段は、前記基板上の、前記バイアス電極が形成された領域と、前記光検出器が配された部分と、の間に塗布された樹脂で構成される、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項7】

前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に形成された金属膜で構成される、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項8】

前記抑制手段は、前記光検出器のエッジ部周辺の前記基板上に塗布された樹脂で構成される、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項9】

前記抑制手段は、前記光検出器の周囲を囲むように前記基板上に塗布された樹脂で構成される、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調器。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光変調器を備える光送信装置。