特開 2024-113981 光デバイス、光モジュール及び光トランシーバ

(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】P2024113981

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】光デバイス、光モジュール及び光トランシーバ

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20240816BHJP

   G02F 2/00 20060101ALI20240816BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20240816BHJP

   G02B 6/26 20060101ALI20240816BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20240816BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

G02F1/035

G02F2/00

G02B6/42

G02B6/26

G02B6/12 301

G02B6/122 311

G02B6/12 363

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019308

(22)【出願日】2023-02-10

(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】三田村 宣明

(72)【発明者】

【氏名】高林 和雅

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

2K102

【Ｆターム（参考）】

2H137AA01

2H137AA05

2H137AB09

2H137AB12

2H137BA36

2H137BA37

2H137BA53

2H137BA54

2H137BA59

2H137BB12

2H137BB25

2H137BC43

2H137BC50

2H137CA73

2H137CB06

2H137CB22

2H137CB24

2H137CB32

2H137CC03

2H137DA39

2H137DB09

2H137DB16

2H147AA01

2H147AB02

2H147AB05

2H147AB21

2H147AC01

2H147AC04

2H147BB02

2H147BB03

2H147BB04

2H147BE01

2H147CA22

2H147CA23

2H147CC13

2H147CD15

2H147EA05A

2H147EA05C

2H147EA06A

2H147EA06C

2H147EA13A

2H147EA13C

2H147FD15

2H147FE02

2H147GA10

2K102AA21

2K102AA28

2K102BA03

2K102BA40

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BC10

2K102BD01

2K102CA20

2K102DA04

2K102DB05

2K102DB08

2K102DC08

2K102DD04

2K102DD05

2K102EA05

2K102EA17

2K102EA21

2K102EB10

2K102EB12

2K102EB16

2K102EB22

2K102EB25

2K102EB29

2K102EB30

(57)【要約】

【課題】特性を改善しながら小型化を図る光デバイス等を提供する。
【解決手段】光デバイスは、光変調器素子と、光受信器素子とを有する。光変調器素子は、第１の端面に延びる第１の光導波路、第２の端面に延びる第１の素子間導波路、電気光学材料を有する光変調器を含む。光受信器素子は、第３の端面に延びる第２の光導波路、第４の端面に延びる第２の素子間導波路、光受信器及び偏波素子を含む。光デバイスは、前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とが互いに突合せて接合されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の端面に延びる第１の光導波路、第２の端面に延びる第１の素子間導波路、電気光学材料を有する光変調器を含む光変調器素子と、
第３の端面に延びる第２の光導波路、第４の端面に延びる第２の素子間導波路、光受信器及び偏波素子を含む光受信器素子と、を有し、
前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とが互いに突合せて接合されていることを特徴とする光デバイス。

【請求項2】

前記第１の端面と前記第３の端面とは、
同一面にあることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項3】

前記第１の端面に延びる前記第１の光導波路と局発用光ファイバとを互いに突き合わせて接合されていると共に、
前記第３の端面に延びる前記第２の光導波路と入力側光ファイバ及び出力側光ファイバとを互いに突き合わせて接合されていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。

【請求項4】

前記第１の端面に延びる前記第１の光導波路に対して局発用光ファイバ、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを互いに突き合わせて接合されていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。

【請求項5】

前記第３の端面に延びる前記第２の光導波路に対して局発用光ファイバ、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを互いに突き合わせて接合されていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。

【請求項6】

前記光変調器素子は、
信号光を位相変調する光位相変調部と、位相変調後の信号光の位相を調整する光位相調整部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項7】

前記光変調器素子は、
信号光を位相変調する光位相変調部を有し、
前記光受信器素子は、
前記第１の素子間導波路及び前記第２の素子間導波路を通じて、前記光位相変調部からの位相変調後の信号光を入射し、入射した位相変調後の信号光の位相を調整する光位相調整部を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項8】

前記第２の端面及び前記第４の端面の法線方向に対して傾いた状態で前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とが互いに突合せて接合されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項9】

前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とは、前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とを光学的に結合させるスポットサイズコンバータを有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項10】

第１の端面に延びる第１の光導波路、第２の端面に延びる第１の素子間導波路、電気光学材料を有する光変調器を含む光変調器素子と、
第３の端面に延びる第２の光導波路、第４の端面に延びる第２の素子間導波路、光受信器及び偏波素子を含む光受信器素子と、を有し、
前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とが互いに突合せて接合されていることを特徴とする光モジュール。

【請求項11】

第１の端面に延びる第１の光導波路、第２の端面に延びる第１の素子間導波路、電気光学材料を有する光変調器を含む光変調器素子と、
第３の端面に延びる第２の光導波路、第４の端面に延びる第２の素子間導波路、光受信器及び偏波素子を含む光受信器素子と、
前記光変調器及び前記光受信器の信号処理を実行するプロセッサと、を有し、
前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とが互いに突合せて接合されていることを特徴とする光トランシーバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光デバイス、光モジュール及び光トランシーバに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）データの通信量の急増により、光ネットワークの大容量化が求められている。加えて、空間的に光トランシーバ内部の収容効率を増やすために、光送受信器のさらなる小型化と集積化が望まれている。光送受信器に使用するシリコン（Ｓｉ）導波路は光閉じ込めが強く、曲げ半径を１０μｍ程度に低減できるため、Ｓｉフォトニクス素子が６４Ｇボーレート／秒の光送信器や光受信器に適用され始めている。

【0003】

図１４は、従来の光デバイス２００の一例を示す平面模式図である。図１４に示す光デバイス２００は、例えば、６４Ｇボーレート／秒のＤＰ－ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying：偏波多重直交位相偏移）方式の光デバイスである。光デバイス２００は、光変調器素子２１０と、光受信器素子２２０とを有する。光変調器素子２１０及び光受信器素子２２０は、Ｓｉフォトニクス素子で構成している。光デバイス２００は、送信用光導波路２３１と、局発用光導波路２３２と、受信用光導波路２３３とを有する。

【0004】

局発用光導波路２３２は、ガラスブロック２３４を介して局発用光ファイバＦ１とバットジョイント接合で光接続すると共に、局発光を導波する光導波路である。送信用光導波路２３１は、ガラスブロック２３４を介して出力側光ファイバＦ２とバットジョイント接合で光接続すると共に、送信光を導波する光導波路である。受信用光導波路２３３は、ガラスブロック２３４を介して入力側光ファイバＦ３とバットジョイント接合で光接続すると共に、受信光を導波する光導波路である。

【0005】

光受信器素子２２０は、ＰＢＳ(Polarization Beam Splitter)２２２と、第１のＰＲ（Polarization Rotator）２２３とを有する。光受信器素子２２０は、第１の光ハイブリッド回路２２４Ａと、第２の光ハイブリッド回路２２４Ｂと、第１～第４のＰＤ(Photo Diode)２２５とを有する。

【0006】

ＰＢＳ２２２は、受信用光導波路２３３から入力した受信光を直交する２つの偏波状態、例えば、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分に分離する。尚、Ｘ偏波成分は水平偏波成分、Ｙ偏波成分は垂直偏波成分である。ＰＢＳ２２２は、分離したＸ偏波成分を第１の光ハイブリッド回路２２４Ａに出力する。更に、第１のＰＲ２２３は、ＰＢＳ２２２からのＹ偏波成分を９０度偏波回転し、偏波回転後のＹ偏波成分を第２の光ハイブリッド回路２２４Ｂに出力する。

【0007】

第１の光ハイブリッド回路２２４Ａは、受信光のＸ偏波成分に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。尚、Ｉ成分は同相軸成分、Ｑ成分は直交軸成分である。第１の光ハイブリッド回路２２４Ａは、Ｘ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を第１のＰＤ２２５に出力する。第１の光ハイブリッド回路２２４Ａは、Ｘ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を第２のＰＤ２２５に出力する。

【0008】

第２の光ハイブリッド回路２２４Ｂは、偏波回転後のＹ偏波成分に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。第２の光ハイブリッド回路２２４Ｂは、Ｙ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を第３のＰＤ２２５に出力する。第２の光ハイブリッド回路２２４Ｂは、Ｙ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を第４のＰＤ２２５に出力する。

【0009】

第１のＰＤ２２５は、第１の光ハイブリッド回路２２４ＡからのＸ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。第２のＰＤ２２５は、第１の光ハイブリッド回路２２４ＡからのＸ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。

【0010】

第３のＰＤ２２５は、第２の光ハイブリッド回路２２４ＢからのＹ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。第４のＰＤ２２５は、第２の光ハイブリッド回路２２４ＢからのＹ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。

【0011】

光変調器素子２１０は、第１の分岐部２１１と、Ｘ偏波変調部２１２と、Ｙ偏波変調部２１３と、第２のＰＲ２１４と、ＰＢＣ(Polarization Beam Combiner)２１５と、を有する。第１の分岐部２１１は、局発光の光信号をＸ偏波変調部２１２及びＹ偏波変調部２１３に分岐出力する。

【0012】

Ｘ偏波変調部２１２は、第２の分岐部２１２Ａと、２個のＤＣ側子ＭＺＭ（Mach-Zehnder Modulator）２１２Ｂと、１個のＤＣ側親ＭＺＭ２１２Ｃと、を有する。第２の分岐部２１２Ａは、第１の分岐部２１１からの光信号をＸ偏波変調部２１２内の各ＤＣ側子ＭＺＭ２１２Ｂに分岐出力する。Ｘ偏波変調部２１２内の一方のＤＣ側子ＭＺＭ２１２Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じてＸ偏波のＩ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＩ成分の光信号をＤＣ側親ＭＺＭ２１２Ｃに出力する。更に、Ｘ偏波変調部２１２内の他方のＤＣ側子ＭＺＭ２１２Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じてＸ偏波のＱ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＱ成分の光信号をＤＣ側親ＭＺＭ２１２Ｃに出力する。

【0013】

Ｘ偏波変調部２１２内のＤＣ側親ＭＺＭ２１２Ｃは、駆動電圧信号に応じて、位相変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光を直交変調すると共に、位相変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光を直交変調する。更に、ＤＣ側親ＭＺＭ２１２Ｃは、直交変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光と、直交変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光とを得る。ＤＣ側親ＭＺＭ２１２Ｃは、Ｘ偏波のＩ成分の光信号とＸ偏波のＱ成分の光信号とを合波し、合波後のＸ偏波の光信号をＰＢＣ２１５に出力する。

【0014】

Ｙ偏波変調部２１３は、第２の分岐部２１３Ａと、２個のＤＣ側子ＭＺＭ２１３Ｂと、１個のＤＣ側親ＭＺＭ２１３Ｃと、を有する。第２の分岐部２１３Ａは、第１の分岐部２１１からの光信号をＹ偏波変調部２１３内の各ＤＣ側子ＭＺＭ２１３Ｂに分岐出力する。Ｙ偏波変調部２１３内の一方のＤＣ側子ＭＺＭ２１３Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じてＹ偏波のＩ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＩ成分の光信号をＤＣ側親ＭＺＭ２１３Ｃに出力する。更に、Ｙ偏波変調部２１３内の他方のＤＣ側子ＭＺＭ２１３Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じて光変調後のＹ偏波のＱ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＱ成分の光信号をＹ偏波変調部２１３内のＤＣ側親ＭＺＭ２１３Ｃに出力する。

【0015】

Ｙ偏波変調部２１３内のＤＣ側親ＭＺＭ２１３Ｃは、駆動電圧信号に応じて、位相変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光を直交変調すると共に、位相変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光を直交変調する。ＤＣ側親ＭＺＭ２１３Ｃは、直交変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光と、直交変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光とを得る。ＤＣ側親ＭＺＭ２１３Ｃは、Ｙ偏波のＩ成分の光信号とＹ偏波のＱ成分の光信号とを合波し、合波後のＹ偏波の光信号を第２のＰＲ２１４に出力する。

【0016】

第２のＰＲ２１４は、Ｙ偏波の光信号を９０度の偏波回転することで偏波回転後のＹ偏波の光信号をＰＢＣ２１５に出力する。そして、ＰＢＣ２１５は、Ｘ偏波変調部２１２内のＤＣ側親ＭＺＭ２１２ＣからＸ偏波の光信号と第２のＰＲ２１４からの偏波回転後のＹ偏波の光信号とを合波し、合波後の光信号を送信用光導波路２３１から出力する。

【0017】

光デバイス２００は、ＳＯＩ(Silicon-On-Insulator)ウェハを用いて作製されたＳｉ導波路で光回路を構成しているため、Ｓｉフォトニクス素子とも言われる。光デバイス２００内の光変調器素子２１０と光受信器素子２２０との間を光導波路で接続する。Ｓｉフォトニクス素子は、Ｓｉ電気半導体素子のプロセス技術やプロセス設備を活用し、例えば、８～１２インチといった大面積のＳｉウェハを用いて、多数の素子を一括で作製できる点からスケールメリットが高く、低コストであるという利点がある。

【0018】

また、９６Ｇボーレート／秒以上の超高速用途を考えた場合、９６Ｇボーレート／秒以上の広帯域なＧｅドープ型ＰＤは学会等で多数報告されている。また、ＰＢＣ、ＰＢＳやＰＲ等の偏波素子はボーレートに依存せず、６４Ｇボーレート／秒で既に実用化されている偏波素子を９６Ｇボーレート／秒以上でも、そのまま使用できる。つまり、ＰＤや偏波素子は、Ｓｉフォトニクス素子を９６Ｇボーレート／秒以上の超高速用途の光デバイスにも使用できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】特開平９－６１６５２号公報

【特許文献2】特開２００７－２６４４７０号公報

【特許文献3】米国特許第１０６８４４１４号明細書

【特許文献4】米国特許第９７８０５３０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

しかしながら、従来の光デバイス２００内の光変調器素子２１０内のＸ偏波変調部２１２及びＹ偏波変調部２１３等のＳｉ変調器では、金属電極の代わりに不純物をドープしたＳｉ電極を用いるため金属電極より電気抵抗が高い。しかも、Ｓｉ変調器内に使用する光導波路は、Ｐ／Ｎ接合構造のため容量が大きく、高周波損失が大きくなる。従って、実用的なドライバの駆動電圧（±２Ｖ又は４Ｖ以下）での駆動を前提とした場合、５０ＧＨｚ以上の広帯域化、９６Ｇボーレート／秒以上の高速化は難しい。

【0021】

そこで、９６Ｇボーレート／秒以上の高速化が可能とされるＬｉＮｂＯ_３等の電気光学効果を有する電気光学材料をＳｉフォトニクス素子上に集積するという試みも学会等で多数報告されている。しかしながら、集積プロセスの技術的ハードルが極めて高く、実用化には至っていないのが実情である。

【0022】

図１５は、従来の光変調器素子３００の一例を示す模式図である。図１５に示す光変調器素子３００は、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ_３を使用した光導波路を有する光変調器を有する。光変調器素子３００は、光変調器３１０と出力側光ファイバＦ２との間に光部品３２０を配置している。光部品３２０は、２個のコリメートレンズ３２１と、ＰＲ３２２と、ＰＢＣ３２３と、集光レンズ３２４と、ガラスブロック３２５と、を有する。光部品３２０は、２個のコリメートレンズ３２１及び集光レンズ３２４を使用して光変調器素子３００内の光変調器３１０と出力側光ファイバＦ２との間を平行な光ビームで結合している。尚、光部品内のＰＲ３２２及びＰＢＣ３２３はバルク型である。

【0023】

しかしながら、ＬｉＮｂＯ_３を使用した光導波路を有する光変調器３１０を有する光変調器素子３００では、２個のコリメートレンズ３２１及び集光レンズ３２４を使用するため、光変調器素子３００の小型化を阻害する要因となっている。従って、特性を改善する電気光学材料を使用した光変調器素子と、小型化に有利なＳｉフォトニクス素子の光受信器素子とを光接続する光デバイスが求められているのが実情である。

【0024】

一つの側面では、特性を改善しながら小型化を図る光デバイス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】

【0025】

一つの態様の光デバイスでは、光変調器素子と、光受信器素子とを有する。光変調器素子は、第１の端面に延びる第１の光導波路、第２の端面に延びる第１の素子間導波路、電気光学材料を有する光変調器を有する。光受信器素子は、光変調器素子と、第３の端面に延びる第２の光導波路、第４の端面に延びる第２の素子間導波路、光受信器及び偏波素子を含む。前記第１の素子間導波路と前記第２の素子間導波路とが互いに突合せて接合されている。

【発明の効果】

【0026】

一つの側面によれば、特性を改善しながら小型化を図る。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、実施例１の光デバイスの一例を示す平面模式図である。

【図2】図２は、光変調器素子と局発用光ファイバとを光接続する方法の一例を示す説明図である。

【図3】図３は、光受信器素子と出力側光ファイバ及び入力側光ファイバとを光接続する方法の一例を示す説明図である。

【図4】図４は、光変調器素子と光受信器素子とを光接続する方法の一例を示す説明図である。

【図5】図５は、光受信器素子と出力側光ファイバ及び入力側光ファイバとを光接続する方法の一例を示す説明図である。

【図6】図６は、光変調器素子内の素子間導波路と光受信器素子内の素子間導波路との接合部位の一例を示す説明図である。

【図7】図７は、局発用光導波路と局発用光ファイバとの接合部位、送信用光導波路と出力側光ファイバとの接合部位及び、受信用光導波路と入力側光ファイバとの接合部位の一例を示す説明図である。

【図8】図８は、実施例２の光デバイスの一例を示す平面模式図である。

【図9】図９は、実施例３の光デバイスの一例を示す平面模式図である。

【図10】図１０は、光変調器素子と光ファイバアレイとを光接続する方法の一例を示す説明図である。

【図11】図１１は、光変調器素子と光受信器素子とを光接続する方法の一例を示す説明図である。

【図12】図１２は、実施例４の光デバイスの一例を示す平面模式図である。

【図13】図１３は、本実施例の光トランシーバの一例を示すブロック図である。

【図14】図１４は、従来の光デバイスの一例を示す平面模式図である。

【図15】図１５は、従来の光変調器素子の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本願が開示する光デバイス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。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

【実施例0029】

図１は、実施例１の光デバイスの一例を示す平面模式図である。図１に示す光デバイス１は、例えば、９６Ｇボーレート／秒のＤＰ－ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying：偏波多重直交位相偏移）方式の光デバイスである。光デバイス１は、電気光学材料の光変調器素子２と、Ｓｉフォトニクス素子の光受信器素子３とを有する。光デバイス１は、局発用光導波路４と、送信用光導波路５と、受信用光導波路６と、ガラスブロック７Ａ、７Ｂと、素子間導波路８と、を有する。

【0030】

局発用光導波路４は、ガラスブロック７Ａを介して局発用光ファイバＦ１とバットジョイント接合で光接続すると共に、局発光を導波する光導波路である。送信用光導波路５は、ガラスブロック７Ｂを介して出力側光ファイバＦ２とバットジョイント接合で光接続すると共に、送信光を導波する光導波路である。受信用光導波路６は、ガラスブロック７Ｂを介して入力側光ファイバＦ３とバットジョイント接合で光接続すると共に、受信光を導波する光導波路である。素子間導波路８は、光変調器素子２と光受信器素子３との間をバットジョイント接合で光接続する光導波路である。

【0031】

光受信器素子３は、光受信器１０と、偏波素子２０と、を有する。光受信器素子３は、Ｓｉ基板９０上に、例えば、ＳｉやＧｅを含む導波路を有するＳｉフォトニクス素子で構成する。光受信器１０は、第１の光ハイブリッド回路１１Ａと、第２の光ハイブリッド回路１１Ｂと、第１～第４のＰＤ(Photo Diode)１２とを有する。偏波素子２０は、ＰＢＳ(Polarization Beam Splitter)２１と、第１のＰＲ（Polarization Rotator）２２と、ＰＢＣ(Polarization Beam Combiner)２３と、第２のＰＲ２４と、を有する。光受信器素子３は、第３の端面３Ｆ１と、第４の端面３Ｆ２とを有する。光受信器素子３は、第３の端面３Ｆ１に延びる受信用光導波路６及び送信用光導波路５と、第４の端面３Ｆ２に延びる素子間導波路８とを有する。光受信器素子３内の素子間導波路８は、局発用素子間導波路８１Ｂと、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂと、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ｂとを有する、例えば、第２の素子間導波路である。

【0032】

入力側光ファイバＦ３及び出力側光ファイバＦ２を埋め込んだガラスブロック７Ｂを光受信器素子３の第３の端面３Ｆ１に接合する。その結果、受信用光導波路６は、受信光を入力する入力側光ファイバＦ３とバットジョイント接合で光接続する。送信用光導波路５は、送信光を出力する出力側光ファイバＦ２とバットジョイント接合で光接続する。

【0033】

局発用素子間導波路８１Ｂは、光変調器素子２との間で局発光を導波する素子間導波路である。Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂは、光変調器素子２との間でＸ偏波成分の信号光を導波する素子間導波路である。Ｙ偏波用素子間導波路８３Ｂは、光変調器素子２との間でＹ偏波成分の信号光を導波する素子間導波路である。

【0034】

ＰＢＳ２１は、受信用光導波路６から入力した受信光を直交する２つの偏波状態、例えば、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分の光信号に分離する。尚、Ｘ偏波成分は水平偏波成分、Ｙ偏波成分は垂直偏波成分である。ＰＢＳ２１は、分離したＸ偏波成分の光信号を第１の光ハイブリッド回路１１Ａに出力する。更に、第１のＰＲ２２は、ＰＢＳ２１から分離したＹ偏波成分の光信号を９０度偏波回転し、偏波回転後のＹ偏波成分の光信号に変換して第２の光ハイブリッド回路１１Ｂに出力する。

【0035】

第１の光ハイブリッド回路１１Ａは、局発光を使用して光信号の位相状態を光強度に変換する。第１の光ハイブリッド回路１１Ａは、Ｘ偏波成分の光信号に局発光を干渉させてＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。尚、Ｉ成分は同相軸成分、Ｑ成分は直交軸成分である。第１の光ハイブリッド回路１１Ａは、Ｘ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を第１のＰＤ１２に出力する。第１の光ハイブリッド回路１１Ａは、Ｘ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を第２のＰＤ１２に出力する。

【0036】

第２の光ハイブリッド回路１１Ｂは、局発光を使用して光信号の位相状態を光強度に変換する。第２の光ハイブリッド回路１１Ｂは、偏波回転後のＹ偏波成分に局発光を干渉させてＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。第２の光ハイブリッド回路１１Ｂは、Ｙ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を第３のＰＤ１２に出力する。第２の光ハイブリッド回路１１Ｂは、Ｙ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を第４のＰＤ１２に出力する。

【0037】

第１のＰＤ１２は、第１の光ハイブリッド回路１１ＡからのＸ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。第２のＰＤ１２は、第１の光ハイブリッド回路１１ＡからのＸ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。

【0038】

第３のＰＤ１２は、第２の光ハイブリッド回路１１ＢからのＹ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。第４のＰＤ１２は、第２の光ハイブリッド回路１１ＢからのＹ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を出力する。

【0039】

局発用素子間導波路８１Ｂは、後述する光変調器素子２側の局発用素子間導波路８１Ａとバットジョイント接合で光接続する、局発光を導波する光受信器素子３側の素子間導波路である。Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂは、後述する光変調器素子２側のＸ偏波用素子間導波路８２Ａとバットジョイント接合で光接続する、Ｘ偏波成分の光信号を導波する光受信器素子３側の素子間導波路である。Ｙ偏波用素子間導波路８３Ｂは、後述する光変調器素子２側のＹ偏波用素子間導波路８３Ａとバットジョイント接合で光接続する、Ｙ偏波成分の光信号を導波する光受信器素子３側の素子間導波路である。

【0040】

第２のＰＲ２４は、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ｂから受信した光変調器素子２からのＹ偏波の光信号を９０度偏波回転し、偏波回転後のＹ偏波成分の光信号をＰＢＣ２３に出力する。ＰＢＣ２３は、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂから受信した光変調器素子２からのＸ偏波成分の光信号と、第２のＰＲ２４からの９０度偏波回転後のＹ偏波成分の光信号とを偏波多重し、偏波多重後の光信号を送信用光導波路５に出力する。

【0041】

光変調器素子２は、第１の分岐部３１と、第２の分岐部３２と、Ｘ偏波変調部３３と、Ｙ偏波変調部３４と、を有する。光変調器素子２は、第１の端面２Ｆ１と、第２の端面２Ｆ２とを有する。光変調器素子２は、第１の端面２Ｆ１に延びる局発用光導波路４と、第２の端面２Ｆ２に延びる素子間導波路８とを有する。局発用光ファイバＦ１を埋め込んだガラスブロック７Ａを光変調器素子２の第１の端面２Ｆ１に接合することで、局発用光導波路４は、局発用光ファイバＦ１とバットジョイント接合で光接続する。光変調器素子２内の素子間導波路８は、局発用素子間導波路８１Ａと、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａと、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａとを有する、例えば、第１の素子間導波路である。

【0042】

局発用素子間導波路８１Ａは、光受信器素子３側の局発用素子間導波路８１Ｂとバットジョイント接合で光接続する、局発光を導波する光変調器素子２側の素子間導波路である。Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａは、光受信器素子３側のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂとバットジョイント接合で光接続する、Ｘ偏波成分の光信号を導波する光変調器素子２側の素子間導波路である。Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａは、光受信器素子３側のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂとバットジョイント接合で光接続する、Ｙ偏波成分の光信号を導波する光変調器素子２側の素子間導波路である。

【0043】

第１の分岐部３１は、局発用光導波路４からの局発光の光信号を第２の分岐部３２及び局発用素子間導波路８１Ａに分岐出力する。第２の分岐部３２は、第１の分岐部３１からの局発光をＸ偏波変調部３３及びＹ偏波変調部３４に分岐出力する。

【0044】

Ｘ偏波変調部３３は、２個のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａと、２個のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂと、１個のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃと、を有する、例えば、光変調器である。ＲＦ側ＭＺＭ３３Ａは、信号光を位相変調する、例えば、光位相変調部である。ＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ及びＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃは、位相変調後の信号光の位相を調整する、例えば、光位相調整部である。Ｘ偏波変調部３３内の一方のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａは、ＲＦ電極の電気信号に応じて光信号のＸ偏波のＩ成分を光変調する。Ｘ偏波変調部３３内の一方のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じて光変調後のＩ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＩ成分の光信号をＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃに出力する。

【0045】

Ｘ偏波変調部３３内の他方のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａは、ＲＦ電極の電気信号に応じて光信号のＸ偏波のＱ成分を光変調する。更に、Ｘ偏波変調部３３内の他方のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じて光変調後のＱ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＱ成分の光信号をＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃに出力する。

【0046】

Ｘ偏波変調部３３内のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃは、駆動電圧信号に応じて、位相変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光を直交変調すると共に、位相変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光を直交変調する。ＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃは、直交変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光と、直交変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光とを得る。ＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃは、Ｘ偏波のＩ成分の光信号とＸ偏波のＱ成分の光信号とを合波し、合波後のＸ偏波の光信号をＸ偏波用素子間導波路８２Ａに出力する。そして、Ｘ偏波成分の光信号は、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂを経て、光受信器素子３内のＰＢＣ２３に入力することになる。

【0047】

Ｙ偏波変調部３４は、２個のＲＦ側ＭＺＭ３４Ａと、２個のＤＣ側子ＭＺＭ３４Ｂと、１個のＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃと、を有する、例えば、光変調部である。ＲＦ側ＭＺＭ３４Ａは、信号光を位相変調する、例えば、光位相変調部である。ＤＣ側子ＭＺＭ３４Ｂ及びＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃは、位相変調後の信号光の位相を調整する、例えば、光位相調整部である。Ｙ偏波変調部３４内の一方のＲＦ側ＭＺＭ３４Ａは、ＲＦ電極の電気信号に応じて光信号のＹ偏波のＩ成分を光変調する。Ｙ偏波変調部３４内の一方のＤＣ側子ＭＺＭ３４Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じて光変調後のＩ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＩ成分の光信号をＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃに出力する。

【0048】

Ｙ偏波変調部３４内の他方のＲＦ側ＭＺＭ３４Ａは、ＲＦ電極の電気信号に応じて光信号のＹ偏波のＱ成分を光変調する。更に、Ｙ偏波変調部３４内の他方のＤＣ側子ＭＺＭ３４Ｂは、ＤＣ電極の電気信号に応じて光変調後のＱ成分の光信号を位相変調し、位相変調後のＱ成分の光信号をＹ偏波変調部３４内のＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃに出力する。

【0049】

Ｙ偏波変調部３４内のＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃは、駆動電圧信号に応じて、位相変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光を直交変調すると共に、位相変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光を直交変調する。ＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃは、直交変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光と、位相変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光を直交変調して直交変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光とを得る。ＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃは、Ｙ偏波のＩ成分の光信号とＹ偏波のＱ成分の光信号とを合波し、合波後のＹ偏波の光信号をＹ偏波用素子間導波路８３Ｂに出力する。そして、Ｙ偏波成分の光信号は、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ｂを経て、光受信器素子３内の第２のＰＲ２４に入力することになる。

【0050】

光受信器素子３の第３の端面３Ｆ１とガラスブロック７Ｂと接合することで、入力側光ファイバＦ３と受信用光導波路６との間をバットジョイント接合で光接続すると共に、出力側光ファイバＦ２と送信用光導波路５との間をバットジョイント接合で光接続する。光変調器素子２の第１の端面２Ｆ１とガラスブロック７Ａとを接合することで、局発用光ファイバＦ１と局発用光導波路４との間をバットジョイント接合で光接続する。

【0051】

更に、光変調器素子２の第２の端面２Ｆ２と光受信器素子３の第４の端面３Ｆ２との間は、局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂ同士、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ，８２Ｂ同士、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａ、８３Ｂ同士を夫々バットジョイント接合で光接続する。光変調器素子２と光受信器素子３との光接続した状態では、第１の端面２Ｆ１と第３の端面３Ｆ１とが面一となる。

【0052】

光変調器素子２の電気光学材料としては、例えば、ペロブスカイト型酸化物を用いる。ペロブスカイト型酸化物としては、例えば、（Ｐｂ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（以下、ＰＺＴ）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）０_３、（以下、ＰＬＺＴ）、ＢａＴｉＯ_３（以下、ＢＴＯ）、（Ｓｒ，Ｂａ）ＴｉＯ_３（以下、ＳＢＴ）、ＬｉＮｂＯ_３（以下、ＬＮ）等を用いる。しかしながら、その他の電気光学効果を有するペロブスカイト型酸化物を用いてもよい。光変調器素子２に使用する基板には、制約はないが、光受信器素子３と同じＳｉ基板９０を使用した場合、光変調器素子２及び光受信器素子３の熱膨張係数が同じとなるため、バットジョイント後の温度による挿入損失等の特性変化を抑制できる。

【0053】

次に、実施例１の光デバイス１の製造方法について説明する。先ずは、光変調器素子２と局発用光ファイバＦ１とを光接続する方法について説明する。図２は、光変調器素子２と局発用光ファイバＦ１とを光接続する方法の一例を示す説明図である。光変調器素子２の第２の端面２Ｆ２側にある局発用素子間導波路８１Ａ、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ及びＹ偏波用素子間導波路８３Ａ上にヤトイＹ１を接着して配置する。更に、光変調器素子２の第１の端面２Ｆ１側にある局発用光導波路４上にヤトイＹ３を接着して配置する。そして、光変調器素子２の第１の端面２Ｆ１及び第２の端面２Ｆ２を切断及び端面研磨することで、局発用素子間導波路８１Ａ、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａ及び局発用光導波路４の各端面を光学面とする。更に、局発用光ファイバＦ１を埋め込んだガラスブロック７Ａの端面を研磨して局発用光ファイバＦ１の端面を光学面とする。

【0054】

次に、光変調器素子２の局発用素子間導波路８１Ａの端面の近傍に、局発用素子間導波路８１Ａの端面から出射される光を集光、かつ、受光するレンズ付き大口径の光パワーメータＭ１を設置する。次に、光変調器素子２の局発用光導波路４と、局発用光ファイバＦ１を埋め込んだガラスブロック７Ａの端面との間にＵＶ接着剤Ｘ１を塗布して第１の端面２Ｆ１に対してガラスブロック７Ａを当接させる。そして、局発用光ファイバＦ１から局発光を入力しつつ、光パワーメータＭ１の光入力パワーが最大となるように、局発用光ファイバＦ１を光軸調芯する。そして、光軸調芯後、ＵＶ接着剤Ｘ１にＵＶ光を照射することで局発用光ファイバＦ１と光変調器素子２の局発用光導波路４とを光接続し、かつ、接着固定することになる。

【0055】

次に、光受信器素子３と入力側光ファイバＦ３及び出力側光ファイバＦ２とを光接続する方法について説明する。図３は、光受信器素子３と出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３とを光接続する方法の一例を示す説明図である。光受信器素子３の第４の端面３Ｆ２側にある局発用素子間導波路８１Ｂ、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂ及びＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ上にヤトイＹ２を接着して配置する。更に、光受信器素子３の第３の端面３Ｆ１側にある送信用光導波路５及び受信用光導波路６上にヤトイＹ４を接着して配置する。そして、光受信器素子３の第３の端面３Ｆ１及び第４の端面３Ｆ２を切断及び端面研磨することで、局発用素子間導波路８１Ｂ、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂ、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ｂ、送信用光導波路５及び受信用光導波路６の各端面を光学面とする。更に、出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３を埋め込んだガラスブロック７Ｂの端面を研磨して出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３の端面を光学面とする。尚、ガラスブロック７Ｂは、送信用光導波路５と出力側光ファイバＦ２とが光接続すると共に、受信用光導波路６と入力側光ファイバＦ３とが光接続する位置に、出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３が埋め込まれているものとする。

【0056】

次に、光受信器素子３のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂの端面の近傍に、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂの端面から出射される光を集光、かつ、受光するレンズ付き大口径の光パワーメータＭ２を設置する。次に、光受信器素子３の送信用光導波路５及び受信用光導波路６と、出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３を埋め込んだガラスブロック７Ｂの端面との間にＵＶ接着剤Ｘ２を塗布する。そして、送信用光導波路５及び受信用光導波路６に対してガラスブロック７Ｂを当接させる。そして、出力側光ファイバＦ２から適切な偏波の光を入力しつつ、光パワーメータＭ２の光入力パワーが最大となるように、出力側光ファイバＦ２を光軸調芯する。同時に、入力側光ファイバＦ３から適切な偏波の光を入力しつつ、第１～第４のＰＤ１２の光電流が最大となるように、入力側光ファイバＦ３を光軸調芯する。そして、光軸調芯後、ＵＶ接着剤Ｘ２にＵＶ光を照射することで、入力側光ファイバＦ３と受信用光導波路６との間、出力側光ファイバＦ２と送信用光導波路５との間をバットジョイント接合で光接続し、かつ、接着固定することになる。尚、説明の便宜上、光受信器素子３のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂの端面の近傍に、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂの端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ２を設置する場合を例示した。しかしながら、光受信器素子３のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂの端面の近傍に、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ｂの端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ２を設置しても良い。

【0057】

次に、光変調器素子２と光受信器素子３とを光接続する方法について説明する。図４は、光変調器素子２と光受信器素子３とを光接続する方法の一例を説明図である。局発用光ファイバＦ１を光接続した光変調器素子２と、入力側光ファイバＦ３及び出力側光ファイバＦ２を光接続した光受信器素子３とを準備する。

【0058】

光変調器素子２の第２の端面２Ｆ２と、光受信器素子３の第４の端面３Ｆ２との間にＵＶ接着剤Ｘ３を塗布する。そして、局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂの端面同士、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ、８２Ｂの端面同士及びＹ偏波用素子間導波路８３Ａ、８３Ｂの端面同士が接続するように第２の端面２Ｆ２と第４の端面３Ｆ２とを当接させる。第２の端面２Ｆ２と第４の端面３Ｆ２との間を当接させた後、光変調器素子２に光接続された局発用光ファイバＦ１から適切な局発光を入力する。そして、局発光を入力しながら、光受信器素子３の出力側光ファイバＦ２からの光パワーが最大となるように、光変調器素子２又は光受信器素子３の少なくともいずれか一方を光軸調芯する。同時に、第１～第４のＰＤ１２の光電流が最大となるように、光変調器素子２又は光受信器素子３の少なくとも何れか一方を光軸調芯する。

【0059】

光軸調芯後に、第２の端面２Ｆ２と第４の端面３Ｆ２との間に塗布されたＵＶ接着剤Ｘ３にＵＶ光を照射する。その結果、局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂの端面同士、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ、８２Ｂの端面同士及びＹ偏波用素子間導波路８３Ａ、８３Ｂの端面同士をバットジョイント接合で光接続し、かつ、接着固定することになる。

【0060】

尚、実施例１の光デバイス１では、光変調器素子２の電気光学材料として原理的にＤＣドリフトを有するペロブスカイト型酸化物を用いているので、ＤＣドリフト補償のために必要なＤＣ電圧を供給するＤＣ電源を必要とする。

【0061】

実施例１の光デバイス１では、光変調器として超高速変調向けの設計が可能な電気光学材料からなる光変調器素子２、かつ、超高速受信の設計が可能なＳｉフォトニクス素子の光受信器素子３を使用する。例えば、９６Ｇボーレート／秒以上の超高速用途に適用することが可能である。しかも、既に実用化されているＳｉフォトニクス素子の光受信器１０及び偏波素子２０を光受信器素子３に一体化しているので、従来のバルク型の偏波素子に比べて小型化が可能となる。更に、光変調器素子２の素子間導波路８と、偏波素子２０を実装した光受信器素子３の素子間導波路８とを互いにバットジョイント接合で光接続する。その結果、電気光学効果を有する電気光学材料をＳｉフォトニクス素子上に集積するような特殊な集積プロセスを必要とせず、容易に作製が可能である。しかも、光デバイス１は、特性を改善する電気光学材料を使用した光変調器素子２と、小型化に有利なＳｉフォトニクス素子の光受信器素子３とを光接続するため、特性の改善及び小型化を図ることができる。

【0062】

尚、光変調器素子２と光受信器素子３との接着固定を補強する目的で、光変調器素子２と光受信器素子３とを比較的柔らかい接着剤でＳｉ等の基板に接着固定しても良く、適宜変更可能である。また、光デバイス１では、ヤトイＹ１、Ｙ２を使用することで、光変調器素子２と光受信器素子３との間のバットジョイント接合を容易にしている。尚、ヤトイＹ１、Ｙ２がなくても良く、適宜変更可能である。

【0063】

尚、説明の便宜上、光受信器素子３のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂの端面の近傍に、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂの端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ２を設置する場合を例示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。図５は、光受信器素子３Ａと出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３とを光接続する方法の一例を示す説明図である。図５に示す光受信器素子３Ａは、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂ上に配置された光分岐部４１と、光分岐部４１に接続するモニタＰＤ４２とを有する。モニタＰＤ４２は、Ｓｉ及びＧｅを含むＰＤである。

【0064】

次に、光受信器素子３Ａの送信用光導波路５及び受信用光導波路６と、出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３を埋め込んだガラスブロック７Ｂの端面との間にＵＶ接着剤Ｘ２を塗布する。そして、送信用光導波路５及び受信用光導波路６にガラスブロック７Ｂを当接させる。そして、出力側光ファイバＦ２から適切な偏波の光を入力しつつ、モニタＰＤ４２を用いて光分岐部４１で分岐した信号光のパワーを検出する。そして、信号光の光電流が最大となるように出力側光ファイバＦ２を光軸調芯する。同時に、入力側光ファイバＦ３から適切な偏波の光を入力しつつ、第１～第４のＰＤ１２の光電流が最大となるように、入力側光ファイバＦ３を光軸調芯する。そして、光軸調芯後、ＵＶ接着剤Ｘ２にＵＶ光を照射することで、入力側光ファイバＦ３と受信用光導波路６との間、出力側光ファイバＦ２と送信用光導波路５との間をバットジョイント接合で光接続し、かつ、接着固定することになる。図５の場合、光パワーメータＭ２を使用しなくても、入力側光ファイバＦ３と受信用光導波路６との間、出力側光ファイバＦ２と送信用光導波路５との間の光軸調芯が可能になる。

【0065】

図６は、光変調器素子２内の素子間導波路８と光受信器素子３内の素子間導波路８との接合部位の一例を示す説明図である。光変調器素子２側の局発用素子間導波路８１Ａ１の端面と光受信器素子３側の局発用素子間導波路８１Ｂ１の端面とは、第２の端面２Ｆ２及び第４の端面３Ｆ２の法線に対して５～１５度程度斜めにバットジョイント接合で光接続しても良い。この場合、局発用素子間導波路８１Ａ１、８１Ｂ１間の端面で発生する反射光が局発用素子間導波路８１Ａ１を導波する局発光に光結合する事態を低減できる。

【0066】

光変調器素子２側のＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１の端面と光受信器素子３側のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１の端面とは、第２の端面２Ｆ２及び第４の端面３Ｆ２の法線に対して５～１５度程度斜めにバットジョイント接合で光接続しても良い。この場合、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ１、８２Ｂ１間の端面で発生する反射光がＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１を導波するＸ偏波成分の信号光に光結合する事態を低減できる。

【0067】

光変調器素子２側のＹ偏波用素子間導波路の８３Ａ１端面と光受信器素子３側のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ１の端面とは、第２の端面２Ｆ２及び第４の端面３Ｆ２の法線に対して５～１５度程度斜めにバットジョイント接合で光接続しても良い。この場合、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａ１、８３Ｂ１間の端面で発生する反射光がＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１を導波するＹ偏波成分の信号光に光結合する事態を低減できる。

【0068】

尚、図６に示す光デバイス１では、局発用素子間導波路８１Ａ１、８１Ｂ１の端面同士、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ１、８２Ｂ１の端面同士及びＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１、８３Ｂ１の端面同士を法線に対して斜めに光接続する場合を例示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

【0069】

更に、光デバイス１では、素子間導波路８の端面同士を法線に対して５～１５度程度斜めにバットジョイント接合で光接続することで、端面で発生する反射光の影響を抑制する場合を例示した。しかしながら、各局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂの端面、各Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ、８２Ｂの端面及び各Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａ、８３Ｂの端面にスポットサイズコンバータ（ＳＳＣ：Spot Size Converter）を配置しても良い。ＳＳＣは、光モードフィールド径を拡大する。

【0070】

各局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂの端面に配置するＳＳＣは、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に広くなるアップテーパ型、又は、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に狭くなるダウンテーパ型のいずれでも良い。尚、ダウンテーパ型の場合、導波路から光がはみ出すようにＳＳＣを設計することで光モードフィールド径が拡大できる。その結果、局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂ同士のバットジョイント接合時の光結合損失を低減しながら、バットジョイント接合時の導波路の位置トレランスを拡大できる。

【0071】

各Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ、８２Ｂの端面に配置するＳＳＣは、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に広くなるアップテーパ型、又は、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に狭くなるダウンテーパ型のいずれでも良い。その結果、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ａ、８２Ｂ同士のバットジョイント接合時の光結合損失を低減しながら、バットジョイント接合時の導波路の位置トレランスを拡大できる。

【0072】

各Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａ、８３Ｂの端面に配置するＳＳＣは、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に広くなるアップテーパ型、又は、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に狭くなるダウンテーパ型のいずれでも良い。その結果、Ｙ偏波用素子間導波路８３Ａ、８３Ｂ同士のバットジョイント接合時の光結合損失を低減しながら、バットジョイント接合時の導波路の位置トレランスを拡大できる。

【0073】

図７は、局発用光導波路４Ａと局発用光ファイバＦ１との接合部位、送信用光導波路５Ａと出力側光ファイバＦ２との接合部位及び、受信用光導波路６Ａと入力側光ファイバＦ３との接合部位の一例を示す説明図である。光変調器素子２の局発用光導波路４Ａと局発用光ファイバＦ１とは、光変調器素子２の第１の端面２Ｆ１及びガラスブロック７Ａの端面の法線に対して５～１５度程度斜めにバットジョイント接合で光接続しても良い。この場合、局発用光導波路４Ａと局発用光ファイバＦ１との接合面間で発生する反射光が導波する局発光に光結合するような事態を低減できる。

【0074】

光受信器素子３の送信用光導波路５Ａと出力側光ファイバＦ２とは、光受信器素子３の第３の端面３Ｆ１及びガラスブロック７Ｂの端面の法線に対して５～１５度程度斜めにバットジョイント接合で光接続しても良い。この場合、送信用光導波路５Ａと出力側光ファイバＦ２との接合面間で発生する反射光が導波する送信光に光結合するような事態を低減できる。

【0075】

光受信器素子３の受信用光導波路６Ａと入力側光ファイバＦ３とは、光受信器素子３の第３の端面３Ｆ１及びガラスブロック７Ｂの端面の法線に対して５～１５度程度斜めにバットジョイント接合で光接続しても良い。この場合、受信用光導波路６Ａと入力側光ファイバＦ３との接合面間で発生する反射光が導波する受信光に光結合するような事態を低減できる。

【0076】

尚、図７に示す光デバイス１では、局発用光導波路４Ａと局発用光ファイバＦ１との間、送信用光導波路５Ａと出力側光ファイバＦ２との間、受信用光導波路６Ａと入力側光ファイバＦ３との間を法線に対して斜めに光接続する場合を例示した。しかしながら、局発用光導波路４と局発用光ファイバＦ１との間、送信用光導波路５と出力側光ファイバＦ２との間、受信用光導波路６と入力側光ファイバＦ３との間にＳＳＣを配置しても良い。

【0077】

局発用光導波路４と局発用光ファイバＦ１との間のＳＳＣは、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に広くなるアップテーパ型、又は、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に狭くなるダウンテーパ型のいずれでも良い。その結果、局発用光導波路４と局発用光ファイバＦ１との間のバットジョイント接合時の光結合損失を低減しながら、バットジョイント接合時の導波路の位置トレランスを拡大できる。

【0078】

送信用光導波路５と出力側光ファイバＦ２との間のＳＳＣは、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に広くなるアップテーパ型、又は、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に狭くなるダウンテーパ型のいずれでも良い。その結果、送信用光導波路５と出力側光ファイバＦ２との間のバットジョイント接合時の光結合損失を低減しながら、バットジョイント接合時の導波路の位置トレランスを拡大できる。

【0079】

受信用光導波路６と入力側光ファイバＦ３との間のＳＳＣは、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に広くなるアップテーパ型、又は、端面に向けて光導波路の幅や厚みが徐々に狭くなるダウンテーパ型のいずれでも良い。その結果、受信用光導波路６と入力側光ファイバＦ３との間のバットジョイント接合時の光結合損失を低減しながら、バットジョイント接合時の導波路の位置トレランスを拡大できる。

【0080】

尚、実施例１の光デバイス１では、光変調器素子２内に４個のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａ，３４Ａ、４個のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ，３４Ｂ及び２個のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ、３４Ｃを内蔵する場合を例示した。しかしながら、４個のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａ、３４Ａを電気光学材料で構成すると共に、４個のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ，３４Ｂ及び２個のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ、３４ＣをＳｉフォトニクス素子で構成することも可能である。そこで、このような実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。

【実施例0081】

図８は、実施例２の光デバイス１Ａの一例を示す平面模式図である。尚、実施例１の光デバイス１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２の光デバイス１Ａと実施例１の光デバイス１とが異なるところは、ＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ、３４Ｂ及びＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ、３４Ｃを光受信器素子３Ａに内蔵した点にある。光変調器素子２Ｂは、局発用光導波路４と、４個のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａ、３４Ａと、１本の局発用素子間導波路８１Ａと、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１と、４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１とを有する。４個のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａ、３４Ａは、Ｘ偏波変調部３３内の２個のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａと、Ｙ偏波変調部３４内の２個のＲＦ側ＭＺＭ３４Ａとを有する。

【0082】

光受信器素子３Ａは、１本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂに代わる４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１と、１本のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂに代わる４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ１と、を有する。更に、光受信器素子３Ａは、４個のＤＣ側子ＭＺ３３Ｂ１、３４Ｂ１と、ＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ１、３４Ｂ１と接続する２個のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ１、３４Ｃ１とを有する。

【0083】

４個のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ１、３４Ｂ１は、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１と接続するＸ偏波変調部３３内の２個のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ１を有する。更に、４個のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ１、３４Ｂ１は、４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ１と接続するＹ偏波変調部３４内の２個のＤＣ側子ＭＺＭ３４Ｂ１を有する。２個のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ１、３４Ｃ１は、Ｘ偏波変調部３３内のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ１と、Ｙ偏波変調部３４内のＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃ１とを有する。

【0084】

光受信器素子３Ａは、Ｘ偏波変調部３３内のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ１とＰＢＣ２３とを接続すると共に、Ｙ偏波変調部３４内のＤＣ側親ＭＺＭ３４Ｃ１と第２のＰＲ２４とを接続する。

【0085】

前述した実施例１のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ、３４Ｂ及びＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ、３４Ｃは、電気光学材料で形成しているので、電圧印加による屈折率を変化させる電気光学効果を用いて位相調整を実行する。しかしながら、実施例２のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ１、３４Ｂ１及びＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ１、３４Ｃ１は、Ｓｉフォトニクス素子で形成しているので、温度変化による屈折率を変化させる熱光学効果を用いて位相調整を実行する。従って、ＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ１、３４Ｂ１及びＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ１，３４Ｃ１の光導波路近傍の表面には、例えば、ＴｉやＴｉＮ等のヒータ（不図示）が形成されており、ヒータに電流を流すことにより、温度が上昇し、屈折率、すなわち位相を調整する。

【0086】

次に、実施例２の光デバイス１Ａの製造方法について説明する。先ずは、光変調器素子２Ｂに局発用光ファイバＦ１を接合する際の製造方法について説明する。光変調器素子２Ｂの第２の端面２Ｆ２側にある局発用素子間導波路８１Ａ、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１及び４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１上にヤトイＹ１を接着して配置する。そして、光変調器素子２Ｂの第１の端面２Ｆ１及び第２の端面２Ｆ２を切断及び端面研磨することで、局発用素子間導波路８１Ａ、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１、４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１及び局発用光導波路４の各端面を光学面とする。

【0087】

次に、光変調器素子２Ｂの局発用素子間導波路８１Ａの端面の近傍に、局発用素子間導波路８１Ａの端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ１を設置する。次に、光変調器素子２Ｂの局発用光導波路４と、局発用光ファイバＦ１を埋め込んだガラスブロック７Ａの端面との間にＵＶ接着剤Ｘ１を塗布して局発用光導波路４にガラスブロック７Ａを当接させる。そして、局発用光ファイバＦ１から光を入力しつつ、光パワーメータＭ１の光入力パワーが最大となるように、局発用光ファイバＦ１を光軸調芯し、光軸調芯後、ＵＶ接着剤Ｘ１にＵＶ光を照射する。その結果、局発用光ファイバＦ１と光変調器素子２Ｂの局発用光導波路４との間をバットジョイント接合で光接続し、かつ、接着固定することになる。

【0088】

次に、光受信器素子３Ａに入力側光ファイバＦ３及び出力側光ファイバＦ２を接合する際の製造方法について説明する。光受信器素子３Ａの第４の端面３Ｆ２側にある局発用素子間導波路８１Ｂ、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１及び４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ１上にヤトイＹ２を接着して配置する。そして、光受信器素子３Ａの第３の端面３Ｆ１及び第４の端面３Ｆ２を切断及び端面研磨する。そして、局発用素子間導波路８１Ｂ、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１、４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ１、送信用光導波路５及び受信用光導波路６の各端面を光学面とする。

【0089】

次に、光受信器素子３Ａの４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１の端面の近傍に、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１の端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ２を設置する。光受信器素子３Ａの送信用光導波路５及び受信用光導波路６と、出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３を埋め込んだガラスブロック７Ｂの端面との間にＵＶ接着剤Ｘ２を塗布して送信用光導波路５及び受信用光導波路６にガラスブロック７Ｂを当接する。そして、出力側光ファイバＦ２から適切な偏波の光を入力しつつ、光パワーメータＭ２の光入力パワーが最大となるように、出力側光ファイバＦ２を光軸調芯する。同時に、入力側光ファイバＦ３から適切な偏波の光を入力しつつ、第１～第４のＰＤ１２の光電流が最大となるように、入力側光ファイバＦ３を光軸調芯する。そして、光軸調芯後、ＵＶ接着剤Ｘ２にＵＶ光を照射することで入力側光ファイバＦ３と受信用光導波路６との間、出力側光ファイバＦ２と送信用光導波路５との間をバットジョイント接合で光接続し、かつ、接着固定することになる。尚、説明の便宜上、光受信器素子３Ａの４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１の端面の近傍に、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１の端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ２を設置する場合を例示した。しかしながら、光受信器素子３Ａの４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ１の端面の近傍に、４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ｂ１の端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ２を設置しても良い。

【0090】

また、説明の便宜上、光受信器素子３ＡのＸ偏波用素子間導波路８２Ｂ１の端面の近傍に、Ｘ偏波用素子間導波路８２Ｂ１の端面から出射される光を集光、かつ、受光する光パワーメータＭ２を設置する場合を例示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

【0091】

次に、光変調器素子２Ｂと光受信器素子３Ａとの間を光接続する際の製造方法について説明する。局発用光ファイバＦ１を光接続した光変調器素子２Ｂと、入力側光ファイバＦ３及び出力側光ファイバＦ２を光接続した光受信器素子３Ａとを準備する。

【0092】

光変調器素子２Ｂの第２の端面２Ｆ２と、光受信器素子３Ａの第４の端面３Ｆ２との間にＵＶ接着剤Ｘ３を塗布する。そして、局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂの端面同士、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１、８２Ｂ１の端面同士及び４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１、８３Ｂ１の端面同士が接続するように第２の端面２Ｆ２と第４の端面３Ｆ２とを当接させる。第２の端面２Ｆ２と第４の端面３Ｆ２との間を当接させた後、光変調器素子２Ｂにバットジョイント接合で光接続された局発用光ファイバＦ１から適切な局発光を入力する。そして、局発光を入力しながら、光受信器素子３Ｂの出力側光ファイバＦ２からの光パワーが最大となるように、光変調器素子２Ｂ又は光受信器素子３Ａの少なくともいずれか一方を光軸調芯する。同時に、第１～第４のＰＤ１２の光電流が最大となるように、光変調器素子２Ｂ又は光受信器素子３Ａの少なくとも何れか一方を光軸調芯する。

【0093】

光軸調芯後に、第２の端面２Ｆ２と第４の端面３Ｆ２との間に塗布されたＵＶ接着剤Ｘ３にＵＶ光を照射する。そして、局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂの端面同士、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１、８２Ｂ１の端面同士及び４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１，８３Ｂ１の端面同士をバットジョイント接合で光接続し、かつ、接着固定することになる。

【0094】

実施例２の光デバイス１Ａでは、４個のＲＦ側ＭＺＭ３３Ａ、３４Ａを電気光学材料で構成する光変調器素子２Ｂと、４個のＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ，３４Ｂ及び２個のＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ、３４ＣをＳｉフォトニクス素子で構成する光受信器素子３Ａとを有する。そして、光デバイス１Ａは、局発用素子間導波路８１Ａ、８１Ｂの端面同士、４本のＸ偏波用素子間導波路８２Ａ１、８２Ｂ１の端面同士及び４本のＹ偏波用素子間導波路８３Ａ１，８３Ｂ１の端面同士をバットジョイント接合で光接続する。その結果、特性の改善及び小型化を図ることができる。

【0095】

また、実施例２の光デバイス１Ａでは、光変調器素子２Ｂの電気光学材料として原理的にＤＣドリフトを有するペロブスカイト型酸化物を使用したとしても、ＲＦ側ＭＺＭ３３Ａ１及び３４Ａ１にはＲＦ電圧しか印加されず、ＤＣ電圧が印加されない。従って、ＤＣドリフトが原理的に発生しない。また、Ｓｉ導波路とヒータとで構成するＤＣ側子ＭＺＭ３３Ｂ１、３４Ｂ１及びＤＣ側親ＭＺＭ３３Ｃ１、３４Ｃ１もＤＣドリフトが原理的に発生しない。従って、例えば、ＬｉＮｂＯ_３のようなＤＣドリフトが比較的大きなペロブスカイト型酸化物を光変調器素子２Ｂに使用したとしても、ＤＣドリフト補償のために必要なＤＣ電圧を供給するＤＣ電源を必要としない。つまり、実施例２の光デバイス１Ａは、実施例１の光デバイス１に比較しても有利である。

【0096】

尚、実施例１の光デバイス１では、光変調器素子２内の局発用光導波路４と局発用光ファイバＦ１との間を光接続する。更に、光デバイス１では、光受信器素子３内の送信用光導波路５と出力側光ファイバＦ２との間及び、光受信器素子３内の受信用光導波路６と入力側光ファイバＦ３との間を光接続する場合を例示した。しかしながら、局発用光ファイバＦ１、出力側光ファイバＦ２及び入力側光ファイバＦ３を含む光ファイバアレイとしても良く、その実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。