特許 6047899 光変調器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6047899

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】光変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20161212BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/035

   G02B6/12 363

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-61875(P2012-61875)

(22)【出願日】2012年3月19日

(65)【公開番号】特開2013-195643(P2013-195643A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2014年12月1日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】309015134

【氏名又は名称】富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104190

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 昭徳

(72)【発明者】

【氏名】杉山 昌樹

【審査官】 佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１４５７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／００３８５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／００４６１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２２４０５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／００−１／１２５，１／２１−７／００

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力光を２分岐させて第１の出力光及び第２の出力光を出力する第１カプラと、
前記第１カプラから出力される前記第１の出力光の強度を変調して第３の出力光を出力する第１マッハツェンダ型干渉計と、
前記第１カプラから出力される前記第２の出力光の強度を変調して第４の出力光を出力する第２マッハツェンダ型干渉計と、
前記第１マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第３の出力光及び前記第２マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第４の出力光を結合し、結合された光を２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力する第２カプラと、
を備え、
前記第１カプラの分岐比ａと、前記第２カプラの分岐比ｂと、前記第１マッハツェンダ型干渉計の出力光の強度Ａと、前記第２マッハツェンダ型干渉計の出力光の強度Ｂとしたときの、
前記第２カプラの一方の出力光の強度：ａｂＡ＋（１−ａ）（１−ｂ）Ｂ
前記第２カプラの他方の出力光の強度：ａ（１−ｂ）Ａ＋（１−ａ）ｂＢ
との関係に基づき、前記第１カプラと前記第２カプラは、前記第１カプラの分岐比の波長依存性と前記第２カプラの分岐比の波長依存性とが反対の関係になる作用長としたことを特徴とする光変調器。

【請求項2】

入力光を２分岐させて第１の出力光及び第２の出力光を出力する第１カプラと、
前記第１カプラから出力される前記第１の出力光の強度を変調して第３の出力光を出力する第１マッハツェンダ型干渉計と、
前記第１カプラから出力される前記第２の出力光の強度を変調して第４の出力光を出力する第２マッハツェンダ型干渉計と、
前記第１マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第３の出力光及び前記第２マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第４の出力光を結合し、結合された光を２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力する第２カプラと、
を備え、
前記第１カプラ及び前記第２カプラは交差する２つの光導波路を有し、前記第１カプラの前記２つの光導波路のなす角度及び前記第２カプラの前記２つの光導波路のなす角度は、
前記第１カプラの分岐比ａと、前記第２カプラの分岐比ｂと、前記第１マッハツェンダ型干渉計の出力光の強度Ａと、前記第２マッハツェンダ型干渉計の出力光の強度Ｂとしたときの、
前記第２カプラの一方の出力光の強度：ａｂＡ＋（１−ａ）（１−ｂ）Ｂ
前記第２カプラの他方の出力光の強度：ａ（１−ｂ）Ａ＋（１−ａ）ｂＢ
との関係に基づき、前記第１カプラと前記第２カプラは、前記第１カプラの分岐比の波長依存性と前記第２カプラの分岐比の波長依存性とが反対の関係になる角度であることを特徴とする光変調器。

【請求項3】

前記第１マッハツェンダ型干渉計の平行に配置された各光導波路部分がさらにマッハツェンダ型干渉計を有し、
前記第２マッハツェンダ型干渉計の平行に配置された各光導波路部分がさらにマッハツェンダ型干渉計を有し、
前記入力光に対して直角位相振幅変調を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。

【請求項4】

前記第１カプラ、前記第２カプラ、前記第１マッハツェンダ型干渉計及び前記第２マッハツェンダ型干渉計は、同一の電気光学結晶基板に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、光変調器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カプラを用いて分岐した光の強度の波長依存性を低減させた光変調器がある。例えば、マッハツェンダ型光導波路部からの出力光を前段のカプラで第１および第２の分岐光に分岐させ、第２の分岐光を後段のカプラで第３および第４の分岐光に分岐させ、第１の分岐光を主信号光とし、第４の分岐光をモニタ光として取り出す光変調器がある。この光変調器において、後段のカプラは、前段のカプラにおける第２の分岐光強度の波長依存性に対して、第４の分岐光強度の波長依存性が逆の特性を持つ（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１４５７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の光変調器では、前段のカプラの片方からの出力光しか後段のカプラに伝達されないため、ロスが大きいという問題点がある。

【0005】

波長依存性のない光変調器を低いロスで実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この光変調器は、入力光を２分岐させて第１の出力光及び第２の出力光を出力する第１カプラと、前記第１カプラから出力される前記第１の出力光の強度を変調して第３の出力光を出力する第１マッハツェンダ型干渉計と、前記第１カプラから出力される前記第２の出力光の強度を変調して第４の出力光を出力する第２マッハツェンダ型干渉計と、前記第１マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第３の出力光及び前記第２マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第４の出力光を結合し、結合された光を２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力する第２カプラと、を備え、前記第１カプラの分岐比ａと、前記第２カプラの分岐比ｂと、前記第１マッハツェンダ型干渉計の出力光の強度Ａと、前記第２マッハツェンダ型干渉計の出力光の強度Ｂとしたときの、
前記第２カプラの一方の出力光の強度：ａｂＡ＋（１−ａ）（１−ｂ）Ｂ
前記第２カプラの他方の出力光の強度：ａ（１−ｂ）Ａ＋（１−ａ）ｂＢ
との関係に基づき、前記第１カプラと前記第２カプラは、前記第１カプラの分岐比の波長依存性と前記第２カプラの分岐比の波長依存性とが反対の関係になる作用長としたことを要件とする。

【発明の効果】

【0007】

この光変調器によれば、波長依存性のない光変調器を低いロスで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施例にかかる光変調器の一例を示す図である。

【図2】図２は、実施例にかかる光変調器におけるカプラの一例を示す図である。

【図3】図３は、図２に示すカプラの分岐比の作用長依存性を示す特性図である。

【図4】図４は、図２に示すカプラの分岐比の波長依存性を示す特性図である。

【図5】図５は、実施例にかかる光変調器の別の例を示す図である。

【図6】図６は、１６ＱＡＭ信号のコンスタレーションマップを示す図である。

【図7】図７は、実施例にかかる光変調器の別の例を示す図である。

【図8】図８は、実施例にかかる光変調器の別の例を示す図である。

【図9】図９は、実施例にかかる光変調器におけるカプラの別の例を示す図である。

【図10】図１０は、実施例にかかる光変調器を用いた光送信装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照して、この光変調器の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の各実施例の説明においては、同様の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0010】

図１は、実施例にかかる光変調器の一例を示す図である。図１に示すように、光変調器１は、第１カプラ２、第１マッハツェンダ型干渉計３、第２マッハツェンダ型干渉計４及び第２カプラ５を備えている。

【0011】

第１カプラ２は、光変調器１への入力光を２分岐させて第１の出力光及び第２の出力光を出力する。第１マッハツェンダ型干渉計３は、第１カプラ２から出力される第１の出力光の強度を変調して第３の出力光を出力する。第２マッハツェンダ型干渉計４は、第１カプラ２から出力される第２の出力光の強度を変調して第４の出力光を出力する。

【0012】

第１マッハツェンダ型干渉計３及び第２マッハツェンダ型干渉計４において、平行な２本の光導波路の近傍または上には、図示省略する信号電極及び接地電極を有するコプレーナ電極が形成されている。第２カプラ５は、第１マッハツェンダ型干渉計３から出力される第３の出力光及び第２マッハツェンダ型干渉計４から出力される第４の出力光を結合し、結合された光を２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力する。

【0013】

図２は、実施例にかかる光変調器におけるカプラの一例を示す図である。図２に示すように、カプラ１１は、第１入射導波路１２、第２入射導波路１３、分岐部１４、第１出射導波路１５及び第２出射導波路１６を備えている。第１入射導波路１２、第２入射導波路１３、第１出射導波路１５及び第２出射導波路１６は、分岐部１４に連結されている。

【0014】

第１入射導波路１２及び第２入射導波路１３は、図示しない前段の光デバイスや光回路から伝達されてくる光信号を分岐部１４へ導く。分岐部１４は、第１入射導波路１２から入力する光信号を分岐させて第１出射導波路１５と第２出射導波路１６とへ出力する。あるいは、分岐部１４は、第１入射導波路１２から入力する光信号と第２入射導波路１３から入力する光信号とを結合し、その結合光を分岐させて第１出射導波路１５と第２出射導波路１６とへ出力する。第１出射導波路１５及び第２出射導波路１６は、分岐部１４から出力される光信号を図示しない後段の光デバイスや光回路へ導く。

【0015】

カプラ１１では、対称モードの光信号と非対称モードの光信号とが伝搬する。カプラ１１の分岐比は、カプラ１１を伝搬する対称モードの光信号と非対称モードの光信号との位相差により決まる。この位相差は、カプラ１１の作用長Ｌ、すなわち分岐部１４の長さまたは、カプラ１１の幅Ｗによって決まる。つまり、カプラ１１の分岐比は、カプラ１１の作用長Ｌ、すなわち分岐部１４の長さ、またはカプラ１１の幅Ｗによって決まる。

【0016】

図３は、図２に示すカプラの分岐比の作用長依存性を示す特性図である。図３に示すように、カプラ１１の分岐比、すなわちカプラ１１において第１出射導波路１５へ出力される光信号と第２出射導波路１６へ出力される光信号との強度比は、カプラ１１の作用長Ｌ、すなわち分岐部１４の長さに依存する。

【0017】

図４は、図２に示すカプラの分岐比の波長依存性を示す特性図である。図４に示すように、カプラ１１の作用長Ｌを適当に選択することによって、作用長ＬがＬ１であるときとＬ２であるときとで、光信号の波長の変化に対するカプラ１１の分岐比の変化の傾向が反対の関係になる。

【0018】

ここで、Ｌ１は、例えば、図３に示す特性図において、光信号の波長がλｂであるときにカプラ１１の分岐比が極小となるときの作用長よりも短くてもよい。そして、Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）は、例えば、図３に示す特性図において、光信号の波長がλａ（λａ＜λｂ）であるときにカプラ１１の分岐比が極小となるときの作用長よりも長くてもよい。

【0019】

例えば、図１に示す光変調器１において、第１カプラ２または第２カプラ５として図２に示すカプラ１１を用いることができる。この場合、例えば、第１カプラ２の作用長をＬ１とし、第２カプラ５の作用長をＬ２としてもよいし、その反対でもよい。

【0020】

図１に示す光変調器１によれば、第１カプラ２で２分岐にされて第１カプラ２から出力される２つの光信号が、第１マッハツェンダ型干渉計３または第２マッハツェンダ型干渉計４を経由した後、第２カプラ５で結合される。それによって、第２カプラ５で２分岐にされて第２カプラ５から出力される光信号の、第１カプラ２への入力光に対するロスを小さくすることができる。

【0021】

また、図１に示す光変調器１によれば、第１カプラ２の作用長Ｌ１と第２カプラ５の作用長Ｌ２とを適当に選択することによって、第１カプラ２の分岐比の波長依存性が第２カプラ５の分岐比の波長依存性によって相殺される。それによって、波長依存性のない光変調器１が得られる。図１に示す光変調器１によれば、光変調器１への入力光に対して、例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調を行うことができる。

【0022】

なお、カプラ１１は、図２に示すように対称の構造であってもよいし、非対称の構造であってもよい。カプラ１１が対称の構造である場合、分岐部１４に連結される第１入射導波路１２と第２入射導波路１３との幅、及び第１出射導波路１５と第２出射導波路１６との幅が、それぞれ同じになる。それによって、カプラ１１の設計が容易になり、製造時のプロセスばらつきが低減される。また、第１入射導波路１２、第２入射導波路１３、第１出射導波路１５または第２出射導波路１６は、図２に示すように直線状であってもいし、曲線状であってもよい。

【0023】

図１に示す光変調器１において、第１カプラ２、第１マッハツェンダ型干渉計３、第２マッハツェンダ型干渉計４及び第２カプラ５は、同一の電気光学結晶基板に形成されていてもよい。電気光学結晶の一例として、例えばＬｉＮｂＯ₃（ＬＮ）結晶やＬｉＴａＯ₂結晶を挙げることができる。ＬＮ結晶やＬｉＴａＯ₂結晶からなる同一の電気光学結晶基板に光変調器１を形成することによって、生産性が高く、小型で低コストの光変調器を得ることができる。

【0024】

ＬＮ結晶やＬｉＴａＯ₂結晶からなる基板を用いる場合、光変調器１は以下のようにして作製される。まず、結晶基板上の一部にＴｉなどの金属膜を形成し、熱拡散させることによって、結晶基板上に光導波路を形成する。あるいは、結晶基板に対してパターニングした後、例えば安息香酸中でプロトン交換することによって、光導波路を形成してもよい。しかる後、平行な２本の光導波路の近傍または上に信号電極及び接地電極を形成する。

【0025】

ＬＮ基板には、例えばＸカット基板やＺカット基板がある。例えば、ＺカットＬＮ基板を用いる場合、光導波路の上に信号電極及び接地電極が配置される。そして、Ｚ方向の電界による光導波路の屈折率変化を利用して、平行な２本の光導波路を伝搬する２つの光信号に位相差が生じる。ＬＮ基板と信号電極及び接地電極との間には、バッファ層が設けられる。バッファ層があることによって、光信号が信号電極及び接地電極に吸収されずに光導波路中を伝搬することができる。

【0026】

バッファ層の一例として、例えば厚さが０．２μｍ〜２μｍ程度のＳｉＯ₂膜やＴｉＯ₂膜、またはＳｉＯ₂やＴｉＯ₂を混合したものを含む膜が挙げられる。なお、第１マッハツェンダ型干渉計３及び第２マッハツェンダ型干渉計４をＬＮ結晶やＬｉＴａＯ₂結晶などの電気光学結晶からなる光導波路で作製し、第１カプラ２及び第２カプラ５を例えば石英系光導波路で作製してもよい。

【0027】

例えば、光変調器１において、信号電極と接地電極とが、それぞれの終端が抵抗によって接続された進行波電極になっていてもよい。この場合、入力側からマイクロ波信号を印加し、電極の断面形状を変化させてマイクロ波の実効屈折率を制御し、光とマイクロ波との速度を整合させることによって、高速の光応答特性を得ることができる。

【0028】

図５は、実施例にかかる光変調器の別の例を示す図である。図５に示す光変調器２１は、図１に示す光変調器１において、第１マッハツェンダ型干渉計３及び第２マッハツェンダ型干渉計４のそれぞれの平行な光導波路部分がさらにマッハツェンダ型干渉計となっているものである。

【0029】

すなわち、第１マッハツェンダ型干渉計３の２本の平行な光導波路部分において、一方の光導波路部分に第３マッハツェンダ型干渉計２２が形成されており、他方の光導波路部分に第４マッハツェンダ型干渉計２３が形成されている。第３マッハツェンダ型干渉計２２及び第４マッハツェンダ型干渉計２３において、光変調器２１への入力光に対してＱＰＳＫ変調を行うことができる。

【0030】

また、第２マッハツェンダ型干渉計４の２本の平行な光導波路部分において、一方の光導波路部分に第５マッハツェンダ型干渉計２４が形成されており、他方の光導波路部分に第６マッハツェンダ型干渉計２５が形成されている。第５マッハツェンダ型干渉計２４及び第６マッハツェンダ型干渉計２５において、光変調器２１への入力光に対してＱＰＳＫ変調を行うことができる。

【0031】

そして、第２カプラ５により、第１マッハツェンダ型干渉計３から出力される光信号と第２マッハツェンダ型干渉計４から出力される光信号とを結合することによって、光変調器２１への入力光に対して１６ＱＡＭ（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、直角位相振幅変調）を行うことができる。図６に、１６ＱＡＭ信号のコンスタレーションマップを示す。

【0032】

図５に示す光変調器２１において、図１に示す光変調器１と同様に、第１カプラ２または第２カプラ５として図２に示すカプラ１１を用いることができる。この場合、例えば、第１カプラ２の作用長を上述したＬ１とし、第２カプラ５の作用長を上述したＬ２としてもよいし、その反対でもよい。また、第１カプラ２の幅Ｗと第２カプラ５の幅Ｗとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0033】

一例として、図５に示す光変調器２１において、例えば第１カプラ２の分岐比をａ、第２カプラ５の分岐比をｂ、第１マッハツェンダ型干渉計３の出力光の強度をＡ、及び第２マッハツェンダ型干渉計４の出力光の強度をＢとする。この場合、第２カプラ５から出力される第５の出力光の強度は、次の（１）式で表される。また、第２カプラ５から出力される第６の出力光の強度は、次の（２）式で表される。

【0034】

ａｂＡ＋（１−ａ）（１−ｂ）Ｂ ・・・（１）
ａ（１−ｂ）Ａ＋（１−ａ）ｂＢ ・・・（２）

【0035】

上記（１）式及び（２）式において、ａが増大する波長ではｂが減少する。従って、ａ及びｂの波長特性を打ち消すことができる。第１カプラ２の分岐比は、作用長Ｌ１と幅Ｗに依存する。第２カプラ５の分岐比は、作用長Ｌ２と幅Ｗに依存する。例えば、Ｌ１／Ｗを２８とし、Ｌ２／Ｗを５０とすると、波長が１５３０ｎｍである場合、ａは０．６３であり、ｂは０．７０となる。また、波長が１６１０ｎｍである場合、ａは０．７０であり、ｂは０．６１となる。つまり、波長による出力光の強度の変動が抑えられる。従って、１６ＱＡＭのコンスタレーションの波長特性が低減される。

【0036】

図５に示す光変調器２１によれば、第１カプラ２で２分岐にされて第１カプラ２から出力される２つの光信号が、第１マッハツェンダ型干渉計３または第２マッハツェンダ型干渉計４を経由した後、第２カプラ５で結合される。それによって、第２カプラ５で２分岐にされて第２カプラ５から出力される光信号の、第１カプラ２への入力光に対するロスを小さくすることができる。従って、１６ＱＡＭ変調を行う光変調器２１において、光変調器２１から出力される光信号の、光変調器２１へ入力する光信号に対するロスを小さくすることができる。

【0037】

また、第１カプラ２の作用長Ｌ１と第２カプラ５の作用長Ｌ２とを適当に選択することによって、第１カプラ２の分岐比の波長依存性が第２カプラ５の分岐比の波長依存性によって相殺される。それによって、波長依存性のない光変調器１が得られる。

【0038】

図７は、実施例にかかる光変調器の別の例を示す図である。図７に示す光変調器３１は、図５に示す光変調器２１において、第１カプラ２の作用長Ｌと第２カプラ５の作用長Ｌとを例えば同じ長さにし、第１カプラ２の幅Ｗ１と第２カプラ５の幅Ｗ２とを異なるようにしたものである。

【0039】

上述したように、カプラの分岐比は、作用長と幅に依存する。作用長を一定とすると、カプラの分岐比のカプラ幅依存性を示す特性図は、例えば図３に示す特性図において横軸をカプラ幅Ｗとしたような特性図となる。また、カプラ幅Ｗを適当に選択した場合、カプラの分岐比の波長依存性を示す特性図は、例えば図４に示すような特性図となる。従って、第１カプラ２の幅Ｗ１と第２カプラ５の幅Ｗ２とを適当に選択することによって、光信号の波長の変化に対する第１カプラ２の分岐比の変化の傾向と、光信号の波長の変化に対する第２カプラ５の分岐比の変化の傾向とが反対の関係になる。

【0040】

図７に示す光変調器３１によれば、第１カプラ２の幅Ｗ１と第２カプラ５の幅Ｗ２とを異ならせることによって、波長依存性がなく、光変調器３１から出力される光信号の、光変調器３１へ入力する光信号に対するロスの小さい光変調器３１が得られる。この光変調器３１によって、１６ＱＡＭ変調を行うことができる。

【0041】

図８は、実施例にかかる光変調器の別の例を示す図である。図８に示す光変調器４１は、図５に示す光変調器２１において、第２マッハツェンダ型干渉計４が図５に示す光変調器２１の構成になっているものである。

【0042】

図８に示す光変調器４１において、光変調器４１への入力光を第１マッハツェンダ型干渉計３と第２マッハツェンダ型干渉計４とへ分岐させるカプラを第１カプラ２とする。また、第１マッハツェンダ型干渉計３の出力光と第２マッハツェンダ型干渉計４の出力光とを結合し、２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力するカプラを第２カプラ５とする。

【0043】

また、第２マッハツェンダ型干渉計４において、第２マッハツェンダ型干渉計４への入力光を２つのマッハツェンダ型干渉計対４２，４３へ分岐させるカプラを第３カプラ４４とする。また、第２マッハツェンダ型干渉計４において、一方のマッハツェンダ型干渉計対４２の出力光と他方のマッハツェンダ型干渉計対４３の出力光とを結合し、２分岐させ、一方の出力光を第２カプラ５へ出力するカプラを第４カプラ４５とする。

【0044】

図８に示す光変調器４１において、図１に示す光変調器１と同様に、第１カプラ２、第２カプラ５、第３カプラ４４及び第４カプラ４５として図２に示すカプラ１１を用いることができる。この場合、第１カプラ２の作用長と第２カプラ５の作用長とを適当に選択することによって、光信号の波長の変化に対する第１カプラ２の分岐比の変化の傾向と、光信号の波長の変化に対する第２カプラ５の分岐比の変化の傾向とが反対の関係になる。

【0045】

また、第３カプラ４４の作用長と第４カプラ４５の作用長とを適当に選択することによって、光信号の波長の変化に対する第３カプラ４４の分岐比の変化の傾向と、光信号の波長の変化に対する第４カプラ４５の分岐比の変化の傾向とが反対の関係になる。なお、第１カプラ２、第２カプラ５、第３カプラ４４及び第４カプラ４５のそれぞれの作用長を選択する代わりに、図７に示す光変調器３１のように、第１カプラ２、第２カプラ５、第３カプラ４４及び第４カプラ４５のそれぞれの幅を選択するようにしてもよい。

【0046】

図８に示す光変調器４１によれば、波長依存性がなく、光変調器４１から出力される光信号の、光変調器４１へ入力する光信号に対するロスの小さい光変調器４１が得られる。この光変調器４１によって、６４ＱＡＭ変調を行うことができる。なお、図８に示す光変調器４１において、第１カプラ２、第２カプラ５、第３カプラ４４及び第４カプラ４５の作用長を適当に選択する代わりに、幅を適当に選択してもよい。

【0047】

図９は、実施例にかかる光変調器におけるカプラの別の例を示す図である。図９に示すように、カプラ５１は、２つの光導波路５２，５３が交差する交差導波路型のものである。カプラ５１において、交差する２つの光導波路５２，５３のなす角度をθとする。

【0048】

カプラの分岐比の角度θ依存性を示す特性図は、例えば図３に示す特性図において横軸を角度θとしたような特性図となる。また、角度θを適当に選択した場合、カプラの分岐比の波長依存性を示す特性図は、例えば図４に示すような特性図となる。従って、例えば図１に示す光変調器１において、第１カプラ２または第２カプラ５として図９に示す交差導波路型のカプラ５１を用いることができる。

【0049】

第１カプラ２（交差導波路型）の角度θと第２カプラ５（交差導波路型）の角度θとを適当に選択することによって、光信号の波長の変化に対する第１カプラ２の分岐比の変化の傾向と、光信号の波長の変化に対する第２カプラ５の分岐比の変化の傾向とが反対の関係になる。例えば図５に示す光変調器２１においても同様である。また、例えば図８に示す光変調器４１においては、第２マッハツェンダ型干渉計４内の第３カプラ４４及び第４カプラ４５についても同様である。

【0050】

図９に示すカプラ５１によれば、このカプラ５１を用いた光変調器１，２１，３１，４１において、波長依存性がなく、光変調器１，２１，３１，４１から出力される光信号の、光変調器１，２１，３１，４１へ入力する光信号に対するロスの小さい光変調器１，２１，３１，４１が得られる。

【0051】

図１０は、実施例にかかる光変調器を用いた光送信装置の一例を示す図である。図１０に示すように、光送信装置６１は、光変調器モジュール６２及びデータ生成回路６３を備えている。光変調器モジュール６２は、例えば金属製のパッケージ内に上述したいずれかの光変調器１，２１，３１，４１のチップを収めたものである。データ生成回路６３は、光変調器のチップ上の電極に供給する信号を生成する。

【0052】

光変調器モジュール６２には、例えば高周波用同軸コネクタがパッケージの壁を貫通するように取り付けられている。この高周波用同軸コネクタを利用して、データ生成回路６３のドライバアンプからの出力電気信号が光変調器のチップ上の電極に供給される。光変調器モジュール６２によって変調された光信号は、例えば光変調器モジュール６２から、例えば光変調器モジュール６２に接続された光ファイバ６４へ出力される。

【0053】

図１０に示す光送信装置６１によれば、光変調器１，２１，３１，４１で発生するロスが小さい。従って、光送信装置６１は、高い強度の光信号を送信することができる。

【0054】

なお、図１に示す光変調器１、図５に示す光変調器２１、図７に示す光変調器３１および図８に示す光変調器４１において、各カプラ２，５，４４，４５の作用長Ｌ及び幅Ｗの両方を適当に選択するようにしてもよい。また、同一の光変調器内に、作用長Ｌを適当に選択したカプラや、幅Ｗを適当に選択したカプラや、作用長Ｌと幅Ｗの両方を適当に選択したカプラが混在していてもよい。また、図５に示す光変調器２１と図８に示す光変調器４１との関係から明らかなように、図５に示す光変調器２１の構成を入れ子式にしていくことによって、６４ＱＡＭを超えるＱＡＭ変調を行うことができる。

【0055】

上述した各実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。

【0056】

（付記１）入力光を２分岐させて第１の出力光及び第２の出力光を出力する第１カプラと、前記第１カプラから出力される前記第１の出力光の強度を変調して第３の出力光を出力する第１マッハツェンダ型干渉計と、前記第１カプラから出力される前記第２の出力光の強度を変調して第４の出力光を出力する第２マッハツェンダ型干渉計と、前記第１マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第３の出力光及び前記第２マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第４の出力光を結合し、結合された光を２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力する第２カプラと、を備え、前記第１カプラの分岐部の作用長及び前記第２カプラの分岐部の作用長は、前記第１カプラの分岐比の波長依存性と前記第２カプラの分岐比の波長依存性とが反対の関係になる長さであることを特徴とする光変調器。

【0057】

（付記２）入力光を２分岐させて第１の出力光及び第２の出力光を出力する第１カプラと、前記第１カプラから出力される前記第１の出力光の強度を変調して第３の出力光を出力する第１マッハツェンダ型干渉計と、前記第１カプラから出力される前記第２の出力光の強度を変調して第４の出力光を出力する第２マッハツェンダ型干渉計と、前記第１マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第３の出力光及び前記第２マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第４の出力光を結合し、結合された光を２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力する第２カプラと、を備え、前記第１カプラの分岐部の幅及び前記第２カプラの分岐部の幅は、前記第１カプラの分岐比の波長依存性と前記第２カプラの分岐比の波長依存性とが反対の関係になる幅であることを特徴とする光変調器。

【0058】

（付記３）入力光を２分岐させて第１の出力光及び第２の出力光を出力する第１カプラと、前記第１カプラから出力される前記第１の出力光の強度を変調して第３の出力光を出力する第１マッハツェンダ型干渉計と、前記第１カプラから出力される前記第２の出力光の強度を変調して第４の出力光を出力する第２マッハツェンダ型干渉計と、前記第１マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第３の出力光及び前記第２マッハツェンダ型干渉計から出力される前記第４の出力光を結合し、結合された光を２分岐させて第５の出力光及び第６の出力光を出力する第２カプラと、を備え、前記第１カプラ及び前記第２カプラは交差する２つの光導波路を有し、前記第１カプラの前記２つの光導波路のなす角度及び前記第２カプラの前記２つの光導波路のなす角度は、前記第１カプラの分岐比の波長依存性と前記第２カプラの分岐比の波長依存性とが反対の関係になる角度であることを特徴とする光変調器。

【0059】

（付記４）前記第１マッハツェンダ型干渉計の平行に配置された各光導波路部分がさらにマッハツェンダ型干渉計を有し、前記第２マッハツェンダ型干渉計の平行に配置された各光導波路部分がさらにマッハツェンダ型干渉計を有し、前記入力光に対して直角位相振幅変調を行うことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光変調器。

【0060】

（付記５）前記第１カプラ、前記第２カプラ、前記第１マッハツェンダ型干渉計及び前記第２マッハツェンダ型干渉計は、同一の電気光学結晶基板に形成されていることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の光変調器。

【0061】

（付記６）前記電気光学結晶は、ＬｉＮｂＯ₃結晶であることを特徴とする付記５に記載の光変調器。

【0062】

（付記７）前記電気光学結晶は、ＬｉＴａＯ₂結晶であることを特徴とする付記５に記載の光変調器。

【符号の説明】

【0063】

１，２１，３１，４１ 光変調器
２ 第１カプラ
３ 第１マッハツェンダ型干渉計
４ 第２マッハツェンダ型干渉計
５ 第２カプラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】