光変調器は、電気光学効果を有する基板1と、該基板1上に形成された光導波路2と、光導波路2を伝搬する光波を変調する変調部Mと、光導波路2を伝搬する光波を検出する受光素子4とを備える。変調部Mとして、入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第1の変調部M(#1)及び第2の変調部M(#2)を有する。受光素子4として、変調部M(#1)に対する受光素子4(#1)と、変調部M(#2)に対する受光素子4(#2)とを有する。受光素子4(#1)と受光素子4(#2)は、光伝搬方向の位置を受光素子1つ分以上ずらして配置される。
電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波をそれぞれ変調する第1の変調部及び第2の変調部と、該光導波路を伝搬する光波を検出する受光素子と、を備え、
該受光素子として、前記第1の変調部に対する第1の受光素子と、前記第2の変調部に対する第2の受光素子とを有する光変調器において、
前記第1の受光素子と前記第2の受光素子は光伝搬方向に互いにずらして配置されることを特徴とする光変調器。
【背景技術】
【0002】
光通信システムの高速化、大容量化が進む中で、それに使用される光変調器の高性能化、高密度化が進んでいる。また、光変調器の小型化の要請に伴い、光変調器を構成する基板の小型化も進められている。しかしながら、光変調器の高性能化と、高密度化及び小型化とは相反する要求であるため、これらを両立するための工夫が求められている。
【0003】
このような光変調器に関し、以下のような発明が提案されている。
例えば、特許文献1には、光導波路から出射して反射溝内へ入射した光を反射溝の底面の反射膜で反射させて上方へ向かわせることで、光導波路の中を進む光を、基板の表面に固定された受光素子で受光する構造の光変調器が開示されている。
例えば、特許文献2には、受光素子がマッハツェンダー型導波路を構成する出力導波路を跨ぐように配置され、マッハツェンダー型導波路の合波部から放射される2つの放射光を受光するように構成され、一つの受光素子基板に2つ以上の受光部が離間して形成された構造の光変調器が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
図1は、従来例1に係る光変調器を説明する平面図である。
従来例1に係る光変調器は、入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第1の変調部M(#1)及び第2の変調部M(#2)を有している。各変調部Mは、電気光学効果を有する基板1上に形成した光導波路2と、光導波路2を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極3とを用いて構成される。制御電極3は、制御信号の一種であるRF信号(変調信号)が印加されるRF電極3aや、制御信号の一種であるDC信号(バイアス電圧)が印加されるDC電極3b,3cなどで構成される。
【0006】
変調部Mを構成する光導波路2は、主マッハツェンダー型導波路のアーム部に副マッハツェンダー型導波路をネスト型に配置した構造となっている。変調部Mで変調された光波(信号光)は、その変調部Mにおける主マッハツェンダー型導波路の合波部に繋がる出力用導波路21を通じて基板外部に導波される。
【0007】
各変調部Mの出力用導波路21の両側には、その変調部Mにおける主マッハツェンダー型導波路の合波部から放射される放射光を伝搬する放射光用導波路22が設けられる。そして、出力用導波路21及びその両側の放射光用導波路22を跨ぐように受光素子4が配置される。本例では、受光素子4として、変調部M(#1)に対する受光素子4(#1)と、変調部M(#2)に対する受光素子4(#2)とが設けられている。各受光素子4は、各々の放射光用導波路22から光波を受光するための受光部41を有しており、基板1上の予め定められた位置に接着剤42で接着して固定される。
【0008】
従来例1に係る光変調器では、各変調部Mを、基板1の長さ方向(光伝搬方向)の位置を揃え、基板1の幅方向に並べて配置してある。また、各受光素子4についても同様に、基板1の長さ方向の位置を揃え、基板1の幅方向に並べて配置してある。受光素子4としては、1辺の長さが0.2mm〜0.5mm程度、受光部42の径が30μm〜150μm程度のものが用いられる。受光素子4の基板1に対する接着作業の作業性や接着の信頼性を高くするためには、隣り合う受光素子4(#1),4(#2)間の間隔(D11)をある程度(0.1mm〜0.2mm程度)離す必要がある。これに伴い、光変調領域M(#1)側の光導波路2と光変調領域M(#2)側の光導波路2との間隔(D12)を離す必要があり、基板1の幅方向の長さ(チップ幅W)が増大する要因となっていた。
【0009】
図2は、従来例2に係る光変調器を説明する平面図である。
従来例2に係る光変調器は、波長λ1の入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第1の変調部M(#1)及び第2の変調部M(#2)と、波長λ2の入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第3の変調部M(#3)及び第4の変調部M(#4)を有している。各変調部Mは、電気光学効果を有する基板1上に形成した光導波路2と、光導波路2を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極3(RF電極3aやDC電極3b,3cなど)とを用いて構成される。
【0010】
変調部Mを構成する光導波路2は、主マッハツェンダー型導波路のアーム部に副マッハツェンダー型導波路をネスト型に配置した構造となっている。変調部Mで変調された光波(信号光)は、その変調部Mにおける主マッハツェンダー型導波路の合波部に繋がる出力用導波路21を通じて基板外部に導波される。
【0011】
各変調部Mの出力用導波路21の片側には、その出力用導波路21を伝搬する光波の一部をモニタ用に抽出して伝搬するモニタ用導波路24が設けられる。そして、モニタ用導波路24を跨ぐように受光素子4が配置される。本例では、受光素子4として、変調部M(#1)に対する受光素子4(#1)と、変調部M(#2)に対する受光素子4(#2)と、変調部M(#3)に対する受光素子4(#3)と、変調部M(#4)に対する受光素子4(#4)とが設けられている。各受光素子4は、モニタ用導波路24から光波を受光するための受光部41を有しており、基板1上の予め定められた位置に接着剤42で接着して固定される。
【0012】
従来例2に係る光変調器では、各変調部Mを、基板1の長さ方向(光伝搬方向)の位置を揃え、基板1の幅方向に並べて配置してある。また、各受光素子4についても同様に、基板1の長さ方向の位置を揃え、基板1の幅方向に並べて配置してある。変調部M(#1),M(#2)について見ると、受光素子4(#1),4(#2)間に十分な間隔を取れるので、変調部M(#1)側の光導波路2と変調部M(#2)側の光導波路2とを近づけて配置できる。変調部M(#3),M(#4)も同様である。しかしながら、変調部M(#2),M(#3)について見ると、受光素子4(#2),4(#3)間に0.1mm〜0.2mm程度の間隔を確保するには、変調部M(#2)側の光導波路2と変調部M(#3)側の光導波路2との間隔(D13)を離す必要があり、基板1の幅方向の長さ(チップ幅W)が増大する要因となっていた。
【0013】
本発明が解決しようとする課題は、上記のような問題を解決し、複数ある変調部毎に受光素子を有する光変調器において、チップ幅を短縮した光変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するため、本発明の光変調器は、以下のような技術的特徴を有する。
(1) 電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波をそれぞれ変調する第1の変調部及び第2の変調部と、該光導波路を伝搬する光波を検出する受光素子と、を備え、該受光素子として、前記第1の変調部に対する第1の受光素子と、前記第2の変調部に対する第2の受光素子とを有する光変調器において、前記第1の受光素子と前記第2の受光素子は光伝搬方向に互いにずらして配置されることを特徴とする。
【0015】
(2) 上記(1)に記載の光変調器において、前記第1の変調部と前記第2の変調部は光伝搬方向に互いにずらして配置され、かつ、前記第1の受光素子と前記第2の受光素子は前記第1の変調部と前記第2の変調部のずれた方向と同じ光伝搬方向に互いにずらして配置されることを特徴とする。
【0016】
(3) 上記(1)又は(2)に記載の光変調器において、前記第1の受光素子及び前記第2の受光素子は2つ以上の受光部をそれぞれ有することを特徴とする。
【0017】
(4) 上記(3)に記載の光変調器において、前記第1の変調部及び前記第2の変調部に対し、該変調部で変調された光波を導波する出力用導波路と、該変調部からの放射光を該出力用導波路の両側に導波する放射光用導波路とが設けられ、前記出力用導波路の両側の各放射光用導波路は互いに平行化するように屈曲され、前記第1の受光素子と前記第2の受光素子は前記出力用導波路の両側の各放射光用導波路が平行化した区間に配置され、かつ、光伝搬方向に互いにずらして配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明の光変調器によれば、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波をそれぞれ変調する第1の変調部及び第2の変調部と、該光導波路を伝搬する光波を検出する受光素子と、を備えた光変調器において、該受光素子として、前記第1の変調部に対する第1の受光素子と、前記第2の変調部に対する第2の受光素子とを有し、前記第1の受光素子と前記第2の受光素子は光伝搬方向に互いにずらして配置されるため、チップ幅を短縮した光変調器を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係る光変調器について詳細に説明する。
本発明に係る光変調器は、基本的な構成として、例えば
図3に示すように、電気光学効果を有する基板1と、該基板1上に形成された光導波路2と、光導波路2を伝搬する光波をそれぞれ変調する複数の変調部Mと、光導波路2を伝搬する光波を検出する受光素子4とを備える。
【0021】
基板1としては、石英、半導体など光導波路を形成できる基板であれば良く、特に、電気光学効果を有する基板である、LiNbO
3(ニオブ酸リチウム),LiTaO
3(タンタル酸リチウム)又はPLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)のいずれかの単結晶などを用いた基板が好適に利用可能である。
【0022】
基板1に形成する光導波路2は、例えば、LiNbO
3基板(LN基板)上にチタン(Ti)などの高屈折率物質を熱拡散することにより形成される。また、光導波路となる部分の両側に溝を形成したリブ型光導波路や光導波路部分を凸状としたリッジ型導波路も利用可能である。また、PLC等の異なる導波路基板に光導波路を形成し、これらの導波路基板を貼り合せ集積した光回路にも、本発明を適用することが可能である。
【0023】
基板1には、光導波路2を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極3が設けられる。制御電極3としては、変調電極を構成するRF電極3aやこれを取り巻く接地電極(不図示)、DC信号を印加するDC電極3b、3cなどがある。これら制御電極3は、基板表面に、Ti・Auの電極パターンを形成し、金メッキ方法などにより形成することが可能である。さらに、必要に応じて光導波路形成後の基板表面に誘電体SiO
2等のバッファ層を設けることも可能である。
【0024】
変調部Mを構成する光導波路2は、主マッハツェンダー型導波路のアーム部に副マッハツェンダー型導波路をネスト型に配置した構造となっている。変調部Mで変調された光波(信号光)は、その変調部Mにおける主マッハツェンダー型導波路の合波部に繋がる出力用導波路21を通じて基板外部に導波される。
出力用導波路21には受光素子4が近接して配置され、合波部から放射される放射光を受光素子4に導く放射光用導波路22、または、出力用導波路21の光波の一部を受光素子4に導くモニタ用導波路24が設けられる。放射光用導波路22は、出力用導波路21に導波されない放射光をモニタ信号として受光素子4へ導波させる。このためには、MMI(マルチモード干渉型)カプラ等のカプラ構造や非対称3分岐構造、あるいはY分岐構造の近傍に放射光ガイドを設けることにより、それらの光を放射光用導波路22に導くことができる。モニタ用導波路24は、出力用導波路21の光波の一部を、モニタ信号としてTAPカプラにより分配して受光素子4へ導波させる。
【実施例1】
【0025】
図3は、本発明の第1実施例に係る光変調器を説明する平面図である。
本例の光変調器は、入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第1の変調部M(#1)及び第2の変調部M(#2)を有している。
各変調部Mの出力用導波路21の両側には、その変調部Mにおける主マッハツェンダー型導波路の合波部から放射される放射光を伝搬する放射光用導波路22が設けられる。そして、出力用導波路21及びその両側の放射光用導波路22を跨ぐように受光素子4が配置される。本例では、受光素子4として、変調部M(#1)に対する受光素子4(#1)と、変調部M(#2)に対する受光素子4(#2)とが設けられている。各受光素子4は、各々の放射光用導波路22から光波を受光するための2つの受光部41を有しており、基板1上の予め定められた位置に接着剤42で接着して固定される。2つの受光部41で受光されたモニタ信号は、受光素子内あるいは受光素子外で電気的に合成される。これにより、出力信号とモニタ信号の変調曲線間のバイアス点ずれを改善し、更にモニタ信号の信号強度を増加させることができる。
【0026】
変調部M(#1)と変調部M(#2)は、基板1の長さ方向(光伝搬方向)の位置を揃え、基板1の幅方向に並べて配置してある。また、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)は、光伝搬方向の位置を受光素子1つ分以上ずらして配置してある。したがって、変調部M(#1)側の光導波路2と変調部M(#2)側の光導波路2との間隔を狭めても、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)が重なり合うことがない。
このように、各受光素子4を基板1の長さ方向において受光素子1つ分以上ずらして配置することで、変調部M(#1)側の光導波路2と変調部M(#2)側の光導波路2とを近づけて配置することができ、基板1の幅方向の長さ(チップ幅W)を短縮できる。
【実施例2】
【0027】
図4は、本発明の第2実施例に係る光変調器を説明する平面図である。
第2実施例に係る光変調器は、第1実施例に係る光変調器の変形例である。第1実施例に係る光変調器では、放射光用導波路22の始端部(マッハツェンダー型導波路の合波部)から受光素子4までの距離D21が、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)で相違している。一般に、放射光用導波路22間の間隔は始端部から離れるほど拡がるため、受光素子4(#1)の配置位置における放射光用導波路22間の間隔と、受光素子4(#2)の配置位置における放射光用導波路22間の間隔とが異なることになる。このため、第1実施例に係る光変調器では、受光素子4間で受光特性に差が生じてしまう懸念がある。
【0028】
そこで、第2実施例に係る光変調器では、変調部M(#1)と変調部M(#2)を光伝搬方向に互いにずらして配置し、かつ、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)を変調部M(#1)と変調部M(#2)のずれた方向と同じ光伝搬方向に互いにずらして配置してある。本例では、変調部M(#1)及び受光素子4(#1)が、変調部M(#2)及び受光素子4(#2)よりも光伝搬方向の下流側に受光素子1つ分以上ずらして配置してある。また、変調部M(#1)と変調部M(#2)のずらし量及び方向と、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)のずらし量及び方向とを一致させている。したがって、放射光用導波路22の始端部(マッハツェンダー型導波路の合波部)から受光素子4までの距離D21が、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)で一致する。
【0029】
これにより、受光素子4(#1)の配置位置における放射光用導波路22間の間隔と、受光素子4(#2)の配置位置における放射光用導波路22間の間隔とが一致するので、受光素子4間で受光特性を均一化することができる。更に、合波部から受光素子4までの導波路構造を受光素子4間で一致させることができるため、より受光特性が均一化される。
また、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)を受光素子1つ分以上ずらして配置したため、変調部M(#1)側の光導波路2と変調部M(#2)側の光導波路2とを近づけて配置できるので、基板1の幅方向の長さ(チップ幅W)を短縮できる。
【実施例3】
【0030】
図5は、本発明の第3実施例に係る光変調器を説明する平面図である。
第3実施例に係る光変調器は、第1実施例に係る光変調器の他の変形例である。
変調部M(#1)と変調部M(#2)は、基板1の長さ方向(光伝搬方向)の位置を揃え、基板1の幅方向に並べて配置してある。また、受光素子4(#1)は、受光素子4(#2)よりも光伝搬方向の下流側に受光素子1つ分以上ずらして配置してある。出力用導波路21の両側の各放射光用導波路22は互いに平行化するように屈曲されており、この平行化した区間に受光素子4が配置されている。
【0031】
これにより、受光素子4(#1)の配置位置における放射光用導波路22間の間隔と、受光素子4(#2)の配置位置における放射光用導波路22間の間隔とが一致するので、受光素子4間で受光特性を均一化することができる。また、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)を受光素子1つ分以上ずらして配置したため、変調部M(#1)側の光導波路2と変調部M(#2)側の光導波路2とを近づけて配置できるので、基板1の幅方向の長さ(チップ幅W)を短縮できる。
なお、基板1の光波出力側端部では、出力用導波路21から出力される信号光と放射光用導波路22から出力される放射光の光軸が重ならないように、出力用導波路21との間隔が拡がる方向に放射光用導波路22を屈曲させることが望ましい。これにより、信号光(On光)と放射光(Off光)が干渉することを抑制できる。
【実施例4】
【0032】
図6は、本発明の第4実施例に係る光変調器を説明する平面図である。
本例の光変調器は、波長λ1の入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第1の変調部M(#1)及び第2の変調部M(#2)と、波長λ2の入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第3の変調部M(#3)及び第4の変調部M(#4)とを有している。変調部M(#1),M(#2)と変調部M(#3),M(#4)は必ずしも同じ基板1に形成する必要はなく、それぞれ別の基板に形成してもよい。
各変調部Mの出力用導波路21の片側には、その出力用導波路21を伝搬する光波の一部をモニタ用に抽出して伝搬するモニタ用導波路24が設けられる。そして、モニタ用導波路24を跨ぐように受光素子4が配置される。本例では、受光素子4として、変調部M(#1)に対する受光素子4(#1)と、変調部M(#2)に対する受光素子4(#2)と、変調部M(#3)に対する受光素子4(#3)と、変調部M(#4)に対する受光素子4(#4)とが設けられている。各受光素子4は、モニタ用導波路24から光波を受光するための1つの受光部41を有しており、基板1上の予め定められた位置に接着剤42で接着して固定される。
【0033】
変調部M(#1)〜M(#4)は、基板1の長さ方向(光伝搬方向)の位置を揃え、基板1の幅方向に並べて配置してある。また、受光素子4(#1)及び受光素子4(#3)は、受光素子4(#2)及び受光素子4(#4)よりも光伝搬方向の下流側に受光素子1つ分以上ずらして配置してある。したがって、変調部M(#2)側の光導波路2と変調部M(#3)側の光導波路2との間隔を狭めても、受光素子4(#2)と受光素子4(#3)が重なり合うことがない。
これにより、変調部M(#1),M(#2)間、及び、変調部M(#3),M(#4)間だけでなく、変調部M(#2),M(#3)間も狭めることができるので、基板1の幅方向の長さ(チップ幅W)を短縮できる。
【実施例5】
【0034】
図7は、本発明の第5実施例に係る光変調器を説明する平面図である。
本例の光変調器は、入力光を分岐した各光波をそれぞれ変調する第1の変調部M(#1)及び第2の変調部M(#2)を有している。
各変調部Mの出力用導波路21の両側には、その変調部Mにおける主マッハツェンダー型導波路の合波部から放射される放射光を伝搬する放射光用導波路22が設けられる。そして、各変調部Mの出力用導波路21及びその両側の放射光用導波路22を跨ぐように1つの受光素子4が配置される。すなわち、本例では、1つの受光素子4を変調部M(#1),M(#2)で共用する。受光素子4は、各々の放射光用導波路22から光波を受光するための4つの受光部41を有しており、基板1上の予め定められた位置に接着剤42で接着して固定される。
【0035】
変調部M(#1)と変調部M(#2)は、光伝搬方向に互いにずらして配置してある。そして、変調部M(#1)と変調部M(#2)で共用する受光部4は、変調部M(#1)に対する受光部41と変調部M(#2)に対する受光部41とを、変調部M(#1)と変調部M(#2)のずれた方向と同じ光伝搬方向に互いにずらして配置してある。本例では、変調部M(#1)と変調部M(#2)のずらし量及び方向と、変調部M(#1)に対する受光部41と変調部M(#2)に対する受光部41のずらし量及び方向とを一致させている。したがって、放射光用導波路22の始端部(マッハツェンダー型導波路の合波部)から受光部41までの距離D22が、受光素子4(#1)と受光素子4(#2)で一致する。
【0036】
このように、変調部M(#1)と変調部M(#2)で1つの受光素子4を共用することで、基板1上の部品数を削減できる。また、変調部M(#1)側の光導波路2と変調部M(#2)側の光導波路2とを近づけて配置できるため、基板1の幅方向の長さ(チップ幅W)を短縮できる。更に、受光素子41における各受光部41の配置を変調部M(#1),M(#2)のずらし方に合わせたため、受光部41間で受光特性を均一化することもできる。
【0037】
尚、第5実施例の構成は、他の実施例の構成と組み合わせて使用することができる。例えば、第4実施例の構成と組み合わせた光変調器を
図8に示すように、異なる波長の光波を変調する変調部で1つの受光素子4を共用してもよい。
図8では、λ1の波長の光波に対する変調部M(#2)とλ2の波長の光波に対する変調部M(#3)とで共用する受光素子4(#2,#3)を設けてある。この共用の受光素子4(#2,#3)では、各変調部に対する受光部41間に、モニタ信号間の信号混入を防ぐための遮光構造43を設けることが望ましい。遮光構造43としては、例えば、埋め込み型の電極や、溝構造を用いることができる。
【0038】
以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した内容に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能であることはいうまでもない。