特開 2023-156778 光変調器、位相シフタ及び光通信装置

(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】P2023156778

(43)【公開日】2023-10-25

(54)【発明の名称】光変調器、位相シフタ及び光通信装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20231018BHJP

   H04B 10/556 20130101ALI20231018BHJP

【ＦＩ】

G02F1/01 C

H04B10/556

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022066337

(22)【出願日】2022-04-13

(71)【出願人】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉山 昌樹

【テーマコード（参考）】

2K102

5K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA28

2K102BA01

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BC10

2K102BD01

2K102CA10

2K102DA04

2K102DB04

2K102DB08

2K102EA05

2K102EA17

2K102EB11

2K102EB20

5K102AA51

5K102AD15

5K102AH24

5K102PH02

5K102PH22

5K102PH49

5K102PH50

5K102RB01

(57)【要約】

【課題】位相シフト量を確保しながら、出力光の微調整を実現できる光変調器等を提供することを目的とする。
【解決手段】光変調器は、第１の位相シフタと、第２の位相シフタとを有する。第１の位相シフタは、第１の信号光が通過する第１の光導波路と、駆動電圧に応じた電力を第１の光導波路に作用させる第１の直流電極と、を有する。第１の位相シフタは、第１の直流電極への駆動電圧に応じて第１の光導波路を通過する第１の信号光の位相をシフトする。第２の位相シフタは、第２の信号光が通過する第２の光導波路と、駆動電圧に応じた電力を第２の光導波路に作用させる第２の直流電極と、を有する。第２の位相シフタは、第２の直流電極への駆動電圧に応じて第２の光導波路を通過する第２の信号光の位相をシフトする。第２の位相シフタは、第１の位相シフタに比較して、所定の駆動電圧量に応じた位相シフト量が小さくなる構成にした。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の信号光が通過する第１の光導波路と、前記第１の光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を前記第１の光導波路に作用させる第１の直流電極と、を有し、前記第１の直流電極への駆動電圧に応じて前記第１の光導波路を通過する前記第１の信号光の位相をシフトする第１の位相シフタと、
第２の信号光が通過する第２の光導波路と、前記第２の光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を前記第２の光導波路に作用させる第２の直流電極と、を有し、前記第２の直流電極への駆動電圧に応じて前記第２の光導波路を通過する前記第２の信号光の位相をシフトする第２の位相シフタと、を有し、
前記第２の位相シフタは、
前記第１の位相シフタに比較して、所定の駆動電圧量に応じた位相シフト量が小さくなる構成にしたことを特徴とする光変調器。

【請求項2】

前記第２の位相シフタ内の前記第２の直流電極の電極幅が、前記第１の位相シフタ内の前記第１の直流電極の電極幅に比較して狭くなるように前記第１の直流電極及び前記第２の直流電極を構成したことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項3】

前記第２の位相シフタ内の前記第２の光導波路の導波路長が、前記第１の位相シフタ内の前記第１の光導波路の導波路長に比較して短くなるように前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項4】

前記第１の位相シフタ内の前記第１の光導波路及び前記第２の位相シフタ内の前記第２の光導波路の折り返し回数が異なり、かつ、前記第１の光導波路の導波路長が前記第２の光導波路の導波路長に比較して長くなるように前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項5】

前記第１の位相シフタ内の前記第１の光導波路の導波路長と前記第２の位相シフタ内の前記第２の光導波路の導波路長を同一にし、かつ、前記第２の位相シフタ内の前記第２の光導波路の前記第２の直流電極の電力が作用する作用長が、前記第１の位相シフタ内の前記第１の光導波路の前記第１の直流電極の電力が作用する作用長に比較して短くなるように前記第２の直流電極を配置したことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項6】

前記第１の位相シフタ内の前記第１の光導波路は直線導波路、前記第２の位相シフタ内の前記第２の光導波路は曲げ導波路とし、かつ、前記第２の位相シフタ内の前記第２の光導波路の前記第２の直流電極の電力が作用する作用長が、前記第１の位相シフタ内の前記第１の光導波路の前記第１の直流電極の電力が作用する作用長に比較して短くなるように前記第２の光導波路の曲げ導波路を配置したことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項7】

前記第１の位相シフタ内の前記第１の光導波路の導波路長と前記第２の位相シフタ内の前記第２の光導波路の導波路長を同一にし、かつ、前記第２の位相シフタ内の前記第２の直流電極の電極長が、前記第１の位相シフタ内の前記第１の直流電極の電極長に比較して長くなるように、前記第１の直流電極及び前記第２の直流電極を構成したことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項8】

信号光が通過する光導波路と、
前記光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を前記光導波路に作用させる第１の直流電極を備え、前記第１の直流電極への駆動電圧に応じて前記光導波路を通過する前記信号光の位相をシフトする第１の位相シフタと、
前記光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を前記光導波路に作用させる第２の直流電極を備え、前記第１の位相シフタと直列に接続すると共に、前記第２の直流電極への駆動電圧に応じて前記光導波路を通過する前記信号光の位相をシフトする第２の位相シフタと、を有し、
前記第２の位相シフタは、
前記第１の位相シフタに比較して、所定の駆動電圧量に応じた位相シフト量が小さくなる構成にしたことを特徴とする位相シフタ。

【請求項9】

前記第２の位相シフタ内の前記第２の直流電極の電極長が、前記第１の位相シフタ内の前記第１の直流電極の電極長に比較して短くなるように前記第１の直流電極及び前記第２の直流電極を構成したことを特徴とする請求項８に記載の位相シフタ。

【請求項10】

前記第２の位相シフタ内の前記第２の直流電極の電極幅が、前記第１の位相シフタ内の前記第１の直流電極の電極幅に比較して狭くなるように前記第１の直流電極及び前記第２の直流電極を構成したことを特徴とする請求項８に記載の位相シフタ。

【請求項11】

電気信号に対する信号処理を実行するプロセッサと、
信号光を発生させる光源と、
前記プロセッサから出力される電気信号を用いて、前記光源から発生する信号光を変調する光変調器と、を有する光通信装置であって、
前記光変調器は、
前記光源からの前記信号光の内、第１の信号光が通過する第１の光導波路と、前記第１の光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を前記第１の光導波路に作用させる第１の直流電極と、を有し、前記第１の直流電極への駆動電圧に応じて前記第１の光導波路を通過する前記第１の信号光の位相をシフトする第１の位相シフタと、
前記光源からの前記信号光の内、第２の信号光が通過する第２の光導波路と、前記第２の光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を前記第２の光導波路に作用させる第２の直流電極と、を有し、前記第２の直流電極への駆動電圧に応じて前記第２の光導波路を通過する前記第２の信号光の位相をシフトする第２の位相シフタと、
前記第１の位相シフタにて位相シフト後の前記第１の信号光と前記第２の位相シフタにて位相シフト後の前記第２の信号光とを合波して変調後の信号光を得る合波部と、
を有し、
前記第２の位相シフタは、
前記第１の位相シフタに比較して、所定の駆動電圧量に応じた位相シフト量が小さくなる構成にしたことを特徴とする光通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光変調器、位相シフタ及び光通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光変調器は、４チャネルのマッハツェンダ変調器が集積されている。各マッハツェンダ干渉計(Mach-Zehnder interferometer:ＭＺＩ)には、ＲＦ位相シフタ（Radio Frequency Phase Shifter：ＲＦＰＳ）及びＤＣ位相シフタ（Direct Current Phase Shifter：ＤＣＰＳ）がある。ＲＦＰＳには、例えば、数１０ＧＨｚの帯域をもつ高速信号を入力し、高速変調を行うＭＺＩである。ＤＣＰＳは、例えば、ヒータ電極で構成され、ヒータ電極に電流を流して光導波路を加熱することで光導波路の屈折率を変化させ、光の位相を調整するＭＺＩである。光変調器は、ＲＦＰＳに入力する電気信号のＯＮ/ＯＦＦが光信号のＯＮ/ＯＦＦに対応するように、ＤＣＰＳのヒータ電極に流す電流を調整する。

【0003】

光変調器は、信号光の位相を調整するＤＣ側ＭＺＭを有する。図１２は、ＤＣ側ＭＺＭ２００の構成の一例を示す平面模式図である。図１２に示すＤＣ側ＭＺＭ２００は、ＤＣＰＳ２１０と、合波部２２０と、クラッド層２３０とを有する。ＤＣＰＳ２１０は、第１の信号光の位相をシフトする第１のＤＣＰＳ２１０Ａと、第２の信号光の位相をシフトする第２のＤＣＰＳ２１０Ｂとを有する。第１の信号光及び第２の信号光は、例えば、入力光を分岐した信号光である。

【0004】

第１のＤＣＰＳ２１０Ａは、Ｓi基板上に備えた、第１の信号光が通過する第１の光導波路２１１Ａと、第１の光導波路２１１Ａと並走し、駆動電圧に応じた電力で第１の光導波路２１１Ａを加熱する第１のＤＣ電極２１２Ａとを有する。第１のＤＣ電極２１２Ａは、例えば、Ｔｉ等の抵抗のある金属材料で構成するヒータ電極である。第１のＤＣＰＳ２１０Ａは、駆動電圧に応じた電力で第１の光導波路２１１Ａを加熱して、Ｓｉの熱光学効果で第１の光導波路２１１Ａの光屈折率を変化させる。第１のＤＣＰＳ２１０Ａは、第１の光導波路２１１Ａの光屈折率を変化させることで、第１の光導波路２１１Ａを通過する第１の信号光の位相をシフトし、位相シフト後の第１の信号光を合波部２２０に出力する。

【0005】

第２のＤＣＰＳ２１０Ｂは、Ｓｉ基板上に備えた、第２の信号光が通過する第２の光導波路２１１Ｂと、第２の光導波路２１１Ｂと並走し、駆動電圧に応じた電力で第２の光導波路２１１Ｂを加熱する第２のＤＣ電極２１２Ｂとを有する。第２のＤＣ電極２１２Ｂは、例えば、Ｔｉ等の抵抗のある金属材料で構成するヒータ電極である。第２のＤＣＰＳ２１０Ｂは、駆動電圧に応じた電力で第２の光導波路２１１Ｂを加熱して、Ｓｉの熱光学効果で第２の光導波路２１１Ｂの光屈折率を変化させる。第２のＤＣＰＳ２１０Ｂは、第２の光導波路２１１Ｂの光屈折率を変化させることで、第２の光導波路２１１Ｂを通過する第２の信号光の位相をシフトし、位相シフト後の第２の信号光を合波部２２０に出力する。

【0006】

合波部２２０は、位相シフト後の第１の信号光及び位相シフト後の第２の信号光を合波する。クラッド層２３０は、第１のＤＣＰＳ２１０Ａ、第２のＤＣＰＳ２１０Ｂ、合波部２２０を被覆する、例えば、ＳｉＯ_２の層である。つまり、ＤＣ側ＭＺＭ２００は、第１のＤＣＰＳ２１０Ａで位相シフト後の第１の信号光と、第２のＤＣＰＳ２１０Ｂで位相シフト後の第２の信号光とを合波して位相調整後の信号光を出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１６－１３３６６４号公報

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１７／００９９５２９号明細書

【特許文献3】特開２０１９－１９１２５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、ＤＣＰＳに印加する駆動電圧の最大電圧は電源により制限される、その最大電圧以下によるＲＦＰＳ等の部品バラツキで発生する位相の不安定性を長期にわたって補償する必要がある。

【0009】

図１３Ａは、従来のＤＣ側ＭＺＭ２００内のＤＣＰＳ２１０における駆動電圧と出力光との関係の一例を示す説明図である。ＤＣＰＳ２１０に印加する最大電圧が５Ｖ、位相の不安定性を補償するのに必要な位相シフト量を４πとした場合、ヒータ電極に印加する駆動電圧と出力光（透過率）との関係は図１３Ａに示すようになる。

【0010】

図１３Ｂは、従来のＤＣ側ＭＺＭ２００内のＤＣＰＳ２１０における駆動電圧に対する勾配（変化量）の一例を示す説明図である。ヒータ電極に印加する駆動電圧と出力光の変化量の関係は、図１３Ｂに示すように、駆動電圧に対する出力光の勾配（変化量）が大きくなる。とりわけ、出力光を小さくしようとする場合には、駆動電圧に対する出力光の勾配（変化量）が大きくなる。例えば、出力光を－１５ｄＢに調整しようとすると、そのときの勾配（変化量）は５５ｄＢ／Ｖと大きくなる。従って、高い精度で駆動電圧を制御する必要があるが、高精度の駆動制御が難しい。その結果、ＤＣＰＳにおいて位相シフト量を確保しながら、出力光を微調整するのは困難である。

【0011】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、位相シフト量を確保しながら、出力光の微調整を実現できる光変調器等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本願が開示する光変調器は、１つの態様において、第１の位相シフタと、第２の位相シフタとを有する。第１の位相シフタは、第１の信号光が通過する第１の光導波路と、第１の光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を第１の光導波路に作用させる第１の直流電極と、を有する。第１の位相シフタは、第１の直流電極への駆動電圧に応じて第１の光導波路を通過する第１の信号光の位相をシフトする。第２の位相シフタは、第２の信号光が通過する第２の光導波路と、第２の光導波路に並走し、駆動電圧に応じた電力を第２の光導波路に作用させる第２の直流電極と、を有する。第２の位相シフタは、第２の直流電極への駆動電圧に応じて第２の光導波路を通過する第２の信号光の位相をシフトする。第２の位相シフタは、第１の位相シフタに比較して、所定の駆動電圧量に応じた位相シフト量が小さくなる構成にした。

【発明の効果】

【0013】

本願が開示する光変調器等の１つの態様によれば、位相シフト量を確保しながら、出力光の微調整を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施例の光通信装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、光変調器の構成の一例を示す平面模式図である。

【図3】図３は、実施例１のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図4A】図４Ａは、ＤＣ側子ＭＺＭ内の第１のＤＣＰＳ及び第２のＤＣＰＳにおける駆動電圧と出力光との関係の一例を示す説明図である。

【図4B】図４Ｂは、ＤＣ側子ＭＺＭ内の第１のＤＣＰＳ及び第２のＤＣＰＳにおける駆動電圧に対する勾配（変化量）の関係の一例を示す説明図である。

【図5】図５は、実施例２のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図6】図６は、実施例３のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図7】図７は、実施例４のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図8】図８は、実施例５のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図9】図９は、実施例６のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図10】図１０は、実施例７のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図11】図１１は、実施例８のＤＣ側子ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図12】図１２は、従来のＤＣ側ＭＺＭの構成の一例を示す平面模式図である。

【図13A】図１３Ａは、従来のＤＣ側ＭＺＭ内のＤＣＰＳにおける駆動電圧と出力光との関係の一例を示す説明図である。

【図13B】図１３Ｂは、従来のＤＣ側ＭＺＭ内のＤＣＰＳにおける駆動電圧に対する勾配（変化量）の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本願が開示する光通信装置等の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

【実施例0016】

図１は、本実施例の光通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す光通信装置１は、出力側の光ファイバ２Ａ（２）及び入力側の光ファイバ２Ｂ（２）と接続する、例えば、光コヒーレント送受信機である。光通信装置１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３と、光源４と、光変調器５と、光受信器６とを有する。ＤＳＰ３は、デジタル信号処理を実行する電気部品である。ＤＳＰ３は、例えば、送信データの符号化等の処理を実行し、実行後の送信データに相当するデータ信号を光変調器５に出力する。また、ＤＳＰ３は、光受信器６から得たデータ信号に相当する受信データに対して復号化等の処理を実行する。

【0017】

光源４は、例えば、波長可変のレーザダイオード等を備え、所定の波長の光を発生させて光変調器５及び光受信器６へ供給する、例えば、ＩＴＬＡ（Integrated Tunable Laser Assembly）である。

【0018】

図２は、光変調器５の構成の一例を示す平面模式図である。図２に示す光変調器５は、光導波路１１と、光入力部１２と、第１の分岐部１３と、Ｘ偏波ＭＺＭ１４Ａ（１４）と、Ｙ偏波ＭＺＭ１４Ｂ（１４）とを有する。光変調器５は、偏波回転部（ＰＲ：Polarization Rotator）１５と、偏波ビームコンバイナ（ＰＢＣ:Polarization Beam Combiner)１６と、光出力部１７とを有する。

【0019】

光導波路１１は、光導波路１１Ａと、光導波路１１Ｂと、光導波路１１Ｃとを有するＳｉ導波路である。光導波路１１Ａは、光入力部１２と第１の分岐部１３との間を接続する光導波路である。光導波路１１Ｂは、Ｘ偏波ＭＺＭ１４Ａ内の第２の合波部２７Ａ（２７）と光出力部１７との間、Ｙ偏波ＭＺＭ１４Ｂ内の第２の合波部２７Ｂ（２７）と光出力部１７との間を接続する光導波路である。光導波路１１Ｃは、第１の分岐部１３と第２の合波部２７との間を接続する光導波路である。

【0020】

光入力部１２は、光源４からのレーザ光を入力する。第１の分岐部１３は、光入力部１２からのレーザ光を光分岐し、光分岐後のレーザ光をＸ偏波ＭＺＭ１４Ａ及びＹ偏波ＭＺＭ１４Ｂに出力する。

【0021】

Ｘ偏波ＭＺＭ１４Ａは、第１の分岐部１３で分岐後のレーザ光をＸ偏波のデータ信号で直交位相変調し、Ｘ偏波のＩＱ成分の信号光をＰＢＣ１６に出力する。Ｙ偏波ＭＺＭ１４Ｂは、第１の分岐部１３で分岐後のレーザ光をＹ偏波のデータ信号で直交位相変調し、Ｙ偏波のＩＱ成分の信号光をＰＲ１５に出力する。ＰＲ１５は、Ｙ偏波ＭＺＭ１４ＢからのＹ偏波のＩＱ成分の信号光を偏波回転してＸ偏波のＩＱ成分の信号光に変換し、変換後のＸ偏波のＩＱ成分の信号光をＰＢＣ１６に出力する。更に、ＰＢＣ１６は、Ｘ偏波ＭＺＭ１４ＡからのＸ偏波のＩＱ成分の信号光と、ＰＲ１５からの変換後のＸ偏波のＩＱ成分の信号光とを合波して偏波多重信号光を光出力部１７に出力する。

【0022】

Ｘ偏波ＭＺＭ１４Ａは、第２の分岐部２１Ａ（２１）と、２個の第３の分岐部２２（２２Ａ）と、２個のＲＦ側ＭＺＭ２３（２３Ａ，２３Ｂ）と、２個のＤＣ側子ＭＺＭ２４（２４Ａ，２４Ｂ）と、２個の第１の合波部２６（２６Ａ，２６Ｂ）とを有する。更に、Ｘ偏波ＭＺＭ１４Ａは、ＤＣ側親ＭＺＭ２５（２５Ａ）と、第２の合波部２７（２７Ａ）とを有する。

【0023】

第３の分岐部２２Ａは、第２の分岐部２１Ａからのレーザ光をＲＦ側ＭＺＭ２３Ａ内の各ＲＦＰＳ４１に分岐出力する。ＲＦ側ＭＺＭ２３Ａは、２個のＲＦ電極２８と、２個のＲＦＰＳ４１とを有する。ＲＦ側ＭＺＭ２３Ａ内の各ＲＦＰＳ４１は、ＲＦ電極２８からの高速信号に応じてレーザ光を高速変調し、高速変調後のレーザ光をＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａ内の各子ＤＣＰＳ４２に出力する。

【0024】

ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａは、２個のＤＣ電極３０Ａ、３０Ｂ（３０）と、２個の子ＤＣＰＳ４２とを有する。ＤＣ電極３０は、例えば、Ｔｉ等の抵抗のある金属材料で構成する直流のヒータ電極である。ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａ内の各子ＤＣＰＳ４２は、高速変調後のレーザ光をＤＣ電極３０からのデータ信号に応じて位相変調し、位相変調後のＩ成分の信号光を第１の合波部２６Ａに出力する。第１の合波部２６Ａは、各子ＤＣＰＳ４２からのＩ成分の信号光を合波し、合波後のＩ成分の信号光をＤＣ側親ＭＺＭ２５Ａ内の一方の親ＤＣＰＳ４３に出力する。

【0025】

ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｂは、２個のＤＣ電極３０Ａ、３０Ｂ（３０）と、２個の子ＤＣＰＳ４２とを有する。ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｂ内の各子ＤＣＰＳ４２は、高速変調後のレーザ光をＤＣ電極３０からのデータ信号に応じて位相変調し、位相変調後のＱ成分の信号光を第１の合波部２６Ｂに出力する。第１の合波部２６Ｂは、各子ＤＣＰＳ４２からのＱ成分の信号光を合波し、合波後のＱ成分の信号光をＤＣ側親ＭＺＭ２５Ａ内の他方の親ＤＣＰＳ４３に出力する。

【0026】

ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ａは、２個のＤＣ電極３０Ｃ（３０）と、２個の親ＤＣＰＳ４３とを有する。ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ａ内の一方の親ＤＣＰＳ４３は、ＤＣ電極３０Ｃからの駆動電圧信号に応じて位相変調後のＩ成分の信号光を直交変調し、直交変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光を第２の合波部２７Ａに出力する。ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ａ内の他方の親ＤＣＰＳ４３は、ＤＣ電極３０Ｃからの駆動電圧信号に応じて位相変調後のＱ成分の信号光を直交変調し、直交変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光を第２の合波部２７Ａに出力する。

【0027】

第２の合波部２７Ａは、ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ａ内の一方の親ＤＣＰＳ４３からのＸ偏波のＩ成分の信号光と、一方のＤＣ側親ＭＺＭ２５Ａ内の他方の親ＤＣＰＳ４３からのＸ偏波のＱ成分の信号光とを合波する。そして、第２の合波部２７Ａは、合波後のＸ偏波のＩＱ成分の信号光をＰＢＣ１６に出力する。

【0028】

Ｙ偏波ＭＺＭ１４Ｂは、第２の分岐部２１Ｂ（２１）と、２個の第３の分岐部２２Ｂ（２２）と、２個のＲＦ側ＭＺＭ２３（２３Ｃ，２３Ｄ）と、２個のＤＣ側子ＭＺＭ２４（２４Ｃ，２４Ｄ）とを有する。更に、Ｙ偏波ＭＺＭ１４Ｂは、２個の第１の合波部２６（２６Ｃ，２６Ｄ）と、ＤＣ側親ＭＺＭ２５（２５Ｂ）と、第２の合波部２７（２７Ｂ）と、調整部３２とを有する。

【0029】

第３の分岐部２２Ｂは、第２の分岐部２１Ｂからのレーザ光をＲＦ側ＭＺＭ２３Ｃ内の各ＲＦＰＳ４１に分岐出力する。ＲＦ側ＭＺＭ２３Ｃは、２個のＲＦ電極２８と、２個のＲＦＰＳ４１とを有する。ＲＦ側ＭＺＭ２３Ｃ内の各ＲＦＰＳ４１は、ＲＦ電極２８からの高速信号に応じてレーザ光を高速変調し、高速変調後のレーザ光をＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｃ内の各子ＤＣＰＳ４２に出力する。

【0030】

ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｃは、２個のＤＣ電極３０Ａ、３０Ｂ（３０）と、２個の子ＤＣＰＳ４２とを有する。ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｃ内の各子ＤＣＰＳ４２は、高速変調後のレーザ光をＤＣ電極３０からのデータ信号に応じて位相変調し、位相変調後のＩ成分の信号光を第１の合波部２６Ｃに出力する。第１の合波部２６Ｃは、各子ＤＣＰＳ４２からのＩ成分の信号光を合波し、合波後のＩ成分の信号光をＤＣ側親ＭＺＭ２５Ｂ内の一方の親ＤＣＰＳ４３に出力する。

【0031】

ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｄは、２個のＤＣ電極３０Ａ、３０Ｂ（３０）と、２個の子ＤＣＰＳ４２とを有する。ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｄ内の各子ＤＣＰＳ４２は、高速変調後のレーザ光をＤＣ電極３０からのデータ信号に応じて位相変調し、位相変調後のＱ成分の信号光を第１の合波部２６Ｄに出力する。第１の合波部２６Ｄは、各子ＤＣＰＳ４２からのＱ成分の信号光を合波し、合波後のＱ成分の信号光をＤＣ側親ＭＺＭ２５Ｂ内の他方の親ＤＣＰＳ４３に出力する。

【0032】

ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ｂは、２個のＤＣ電極３０Ｃ（３０）と、２個の親ＤＣＰＳ４３とを有する。ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ｂ内の一方の親ＤＣＰＳ４３は、ＤＣ電極３０Ｃからの駆動電圧信号に応じて位相変調後のＩ成分の信号光を直交変調し、直交変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光を第２の合波部２７Ｂに出力する。ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ｂ内の他方の親ＤＣＰＳ４３は、ＤＣ電極３０Ｃからの駆動電圧信号に応じて位相変調後のＱ成分の信号光を直交変調し、直交変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光を第２の合波部２７Ｂに出力する。

【0033】

第２の合波部２７Ｂは、ＤＣ側親ＭＺＭ２５Ｂ内の一方の親ＤＣＰＳ４３からのＹ偏波のＩ成分の信号光と、一方のＤＣ側親ＭＺＭ２５Ｂ内の他方の親ＤＣＰＳ４３からのＹ偏波のＱ成分の信号光とを合波する。そして、第２の合波部２７Ｂは、合波後のＹ偏波のＩＱ成分の信号光をＰＲ１５に出力する。ＰＲ１５は、第２の合波部２７ＢからのＹ偏波のＩＱ成分の信号光を偏波回転し、偏波回転後のＸ偏波のＩＱ成分の信号光をＰＢＣ１６に出力する。ＰＢＣ１６は、第２の合波部２７ＡからのＸ偏波のＩＱ成分の信号光と、ＰＲ１５からのＸ偏波のＩＱ成分の信号光とを偏波多重し、偏波多重信号を光出力部１７から出力する。

【0034】

図３は、実施例１のＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａの構成の一例を示す平面模式図である。尚、説明の便宜上、ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａについて説明するが、ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ｂ、２４Ｃ及び２４ＤもＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａと同一の構成であるため、同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図３に示すＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａは、第１の信号光の位相をシフトする子ＤＣＰＳ４２である第１のＤＣＰＳ４２Ａと、第２の信号光の位相をシフトする子ＤＣＰＳ４２である第２のＤＣＰＳ４２Ｂと、第１の合波部２６Ａと、クラッド層５１とを有する。

【0035】

第１のＤＣＰＳ４２Ａは、第１の信号光が通過する第１の光導波路１１Ｃ１と、第１の光導波路１１Ｃ１と並走し、駆動電圧に応じた電力で第１の光導波路１１Ｃ１を加熱する第１のＤＣ電極３０Ａとを有する。第１のＤＣＰＳ４２Ａは、駆動電圧に応じた電力で第１の光導波路１１Ｃ１を加熱して、Ｓｉの熱光学効果により、第１の光導波路１１Ｃ１の光屈折率を変化させる。第１のＤＣＰＳ４２Ａは、第１の光導波路１１Ｃ１の光屈折率を変化させることで、第１の光導波路１１Ｃ１を通過する第１の信号光の位相をシフトし、位相シフト後の第１の信号光を第１の合波部２６Ａに出力する。

【0036】

第２のＤＣＰＳ４２Ｂは、第２の信号光が通過する第２の光導波路１１Ｃ２と、第２の光導波路１１Ｃ２と並走し、駆動電圧に応じた電力で第２の光導波路１１Ｃ２を加熱する第２のＤＣ電極３０Ｂとを有する。第２のＤＣＰＳ４２Ｂは、駆動電圧に応じた電力で第２の光導波路１１Ｃ２を加熱して、Ｓｉの熱光学効果により、第２の光導波路１１Ｃ２の光屈折率を変化させる。第２のＤＣＰＳ４２Ｂは、２の光導波路１１Ｃ２の光屈折率を変化させることで、第２の光導波路１１Ｃ２を通過する第２の信号光の位相をシフトし、位相シフト後の第２の信号光を第１の合波部２６Ａに出力する。

【0037】

第１の合波部２６Ａは、位相シフト後の第１の信号光及び位相シフト後の第２の信号光を合波する。クラッド層５１は、第１のＤＣＰＳ４２Ａ、第２のＤＣＰＳ４２Ｂ、第１の合波部２６Ａを被覆する、例えば、ＳｉＯ_２の層である。

【0038】

第２のＤＣＰＳ４２Ｂ内の第２のＤＣ電極３０Ｂの電極幅Ｗ２は、第１のＤＣＰＳ４２Ａ内の第１のＤＣ電極３０Ａの電極幅Ｗ１に比較して狭くしている。その結果、第２のＤＣ電極３０Ｂは、第１のＤＣ電極３０Ａに比較して電気抵抗が高くなる。

【0039】

第１のＤＣ電極３０Ａの電極幅Ｗ１を第２のＤＣ電極３０Ｂの電極幅Ｗ２に比較して広くしている。その結果、第１のＤＣ電極３０Ａは、第２のＤＣ電極３０Ｂに比較して流れる電流が大きく、第１の光導波路１１Ｃ１の方が加熱されるため、第１のＤＣＰＳ４２Ａの位相シフト量が大きくなる。これに対して、第２のＤＣ電極３０Ｂは、第１のＤＣ電極３０Ａに比較して流れる電流が小さく、第２の光導波路１１Ｃ２の方が加熱されないため、第２のＤＣＰＳ４２Ｂの位相シフト量が小さくなる。

【0040】

図４Ａは、ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａ内の第１のＤＣＰＳ４２Ａ及び第２のＤＣＰＳ４２Ｂにおける駆動電圧と出力光との関係の一例を示す説明図である。第２のＤＣ電極３０Ｂの電極幅Ｗ２を第１のＤＣ電極３０Ａの電極幅Ｗ１の１／４にしたとする。第２のＤＣ電極３０Ｂに駆動電圧５Ｖを印加した場合の第２のＤＣＰＳ４２Ｂの位相シフト量は、第１のＤＣＰＳ４２Ａの位相シフト量の１／４となる。第１のＤＣＰＳ４２Ａ及び第２のＤＣＰＳ４２Ｂの駆動電圧と出力光との関係は図４Ａに示すようになる。

【0041】

図４Ｂは、ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａ内の第１のＤＣＰＳ４２及び第２のＤＣＰＳ４２における駆動電圧に対する勾配（変化量）の一例を示す説明図である。駆動電圧に対する出力光の勾配（変化量）は、図４Ｂに示すように、第２のＤＣＰＳ４２Ｂは、第１のＤＣＰＳ４２Ａに比較して小さくなる。その結果、第１のＤＣＰＳ４２Ａで４πの位相シフト量を確保しながら、第２のＤＣＰＳ４２Ｂで出力光の微調整を実現できる。

【0042】

つまり、ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａでは、第１のＤＣＰＳ４２Ａで４πの位相シフト量を制御した後、第２のＤＣＰＳ４２Ｂで出力光を微調整する。従って、長期にわたる位相の不安定性を補償しながら、その制御を容易にできる。

【0043】

実施例１のＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａでは、第２のＤＣＰＳ４２Ｂが第１のＤＣＰＳ４２Ａに比較して、所定の駆動電圧量に応じた位相シフト量が小さくなる構成にした。具体的には、第２のＤＣＰＳ４２Ｂ内の第２のＤＣ電極３０Ｂの電極幅Ｗ２が、第１のＤＣＰＳ４２Ａ内の第１のＤＣ電極３０Ａの電極幅Ｗ１に比較して狭くなるように第１のＤＣ電極３０Ａ及び第２のＤＣ電極３０Ｂを構成した。その結果、第１のＤＣＰＳ４２Ａで４πの位相シフト量を確保しながら、第２のＤＣＰＳ４２Ｂで出力光の微調整を実現できる。

【0044】

尚、説明の便宜上、ＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａについて説明したが、ＤＣ側親ＭＺＭ２５もＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａと同一の構成であるため、同様の効果が言える。

【0045】

実施例１のＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａは、第１のＤＣ電極３０Ａの電極幅Ｗ１に比較して、第２のＤＣ電極３０Ｂの電極幅Ｗ２を狭くする構造を例示した。しかしながら、第１のＤＣ電極３０Ａ及び第２のＤＣ電極３０Ｂの電極幅を同一にし、ＤＣ電極３０に作用する第１の光導波路１１Ｃ１及び第２の光導波路１１Ｃ２の折り返し回数を変えても良く、その実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。尚、実施例１の光変調器５と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

【実施例0046】

図５は、実施例２のＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａ１の構成の一例を示す平面模式図である。図５に示すＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａ１は、第１の信号光の位相をシフトする子ＤＣＰＳ４２である第１のＤＣＰＳ４２Ａ１と、第２の信号光の位相をシフトする子ＤＣＰＳ４２である第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１と、第１の合波部２６Ａと、クラッド層５１とを有する。

【0047】

第１のＤＣＰＳ４２Ａ１は、第１の信号光が通過する第１の光導波路１１Ｃ１１と、第１の光導波路１１Ｃ１１と並走し、駆動電圧に応じた電力で第１の光導波路１１Ｃ１１を加熱する第１のＤＣ電極３０Ａ１とを有する。第１のＤＣＰＳ４２Ａ１は、駆動電圧に応じた電力で第１の光導波路１１Ｃ１１を加熱して第１の光導波路１１Ｃ１１の加熱によるＳｉの熱光学効果により、第１の光導波路１１Ｃ１１の光屈折率を変化させる。第１のＤＣＰＳ４２Ａ１は、第１の光導波路１１Ｃ１１の光屈折率を変化させることで、第１の光導波路１１Ｃ１１を通過する第１の信号光の位相をシフトし、位相シフト後の第１の信号光を第１の合波部２６Ａに出力する。

【0048】

第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１は、第２の信号光が通過する第２の光導波路１１Ｃ２１と、第２の光導波路１１Ｃ２１と並走し、駆動電圧に応じた電力で第２の光導波路１１Ｃ２１を加熱する第２のＤＣ電極３０Ｂ１とを有する。第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１は、駆動電圧に応じた電力で第２の光導波路１１Ｃ２１を加熱して第２の光導波路１１Ｃ２１の加熱によるＳｉの熱光学効果により、第２の光導波路１１Ｃ２１の光屈折率を変化させる。第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１は、第２の光導波路１１Ｃ２１の光屈折率を変化させることで、第２の光導波路１１Ｃ２１を通過する第２の信号光の位相をシフトし、位相シフト後の第２の信号光を第１の合波部２６Ａに出力する。

【0049】

第１の合波部２６Ａは、位相シフト後の第１の信号光及び位相シフト後の第２の信号光を合波する。クラッド層５１は、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１、第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１、第１の合波部２６Ａを被覆する、例えば、ＳｉＯ_２の層である。

【0050】

第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１内の第２のＤＣ電極３０Ｂ１の電力が作用する第２の光導波路１１Ｃ２１は直線導波路である。これに対して、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１内の第１のＤＣ電極３０Ａ１の電力が作用する第１の光導波路１１Ｃ１１は、２回折り返す折り返し導波路である。第２の光導波路１１Ｃ２１は、第２のＤＣ電極３０Ｂ１の電力が作用する本数が１本であるのに対し、第１の光導波路１１Ｃ１１は、第１のＤＣ電極３０Ａ１の電力が作用する本数が３本である。第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１の駆動電圧に対する位相シフト量は、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１の同一の駆動電圧量に対する位相シフト量の１／３である。その結果、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１で４πの位相シフト量を確保しながら、第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１で出力光の微調整を実現できる。

【0051】

実施例２のＤＣ側子ＭＺＭ２４Ａ１は、第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１内の第２の光導波路１１Ｃ２１の導波路長が、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１内の第１の光導波路１１Ｃ１１の導波路長に比較して短くなるように構成した。その結果、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１で４πの位相シフト量を確保しながら、第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１で出力光の微調整を実現できる。

【0052】

更に、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１内の第１の光導波路１１Ｃ１１及び第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１内の第２の光導波路１１Ｃ２１の折り返し回数が異なる。更に、第１の光導波路１１Ｃ１１の導波路長が第２の光導波路１１Ｃ２１の導波路長に比較して長くなるように第１の光導波路１１Ｃ１１及び第２の光導波路１１Ｃ２１を構成した。その結果、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１で４πの位相シフト量を確保しながら、第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１で出力光の微調整を実現できる。

【0053】

しかしながら、実施例２の第１のＤＣＰＳ４２Ａ１内の第１の光導波路１１Ｃ１１と第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１内の第２の光導波路１１Ｃ２１との導波路長が異なることで光損失が異なる。従って、第１のＤＣＰＳ４２Ａ１と第２のＤＣＰＳ４２Ｂ１との間でアンバランスとなる。そこで、このような事態に対処する光変調器５の実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。尚、実施例１の光変調器５と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。