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(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】P2024064871
(43)【公開日】2024-05-14
(54)【発明の名称】光変調器及び光送信装置
(51)【国際特許分類】
G02F 1/035 20060101AFI20240507BHJP
【ＦＩ】
G02F1/035
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022173811
(22)【出願日】2022-10-28
(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】弁理士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）】
2K102AA21
2K102BA03
2K102BB01
2K102BB04
2K102BC04
2K102BD01
2K102CA09
2K102CA20
2K102CA21
2K102DA04
2K102DB05
2K102DB08
2K102DC08
2K102DD05
2K102EA03
2K102EA08
2K102EA09
2K102EA12
2K102EA17
2K102EA22
2K102EB12
2K102EB16
2K102EB30
(57)【要約】
【課題】複数出力を有する駆動回路の一部の出力を用いて光変調素子を駆動する光変調器において、動作の不安定化を回避しつつ、消費電力を低減し及び又はそのサイズを小型化する。
【解決手段】光変調器は、基板に形成された光導波路及び光導波路を伝搬する光波を制御する信号電極を備えた光導波路素子と、２つの高周波信号を出力する駆動回路と、駆動回路からの２つの高周波信号出力をそれぞれ終端する２つの終端抵抗と、を備え、駆動回路の一方の高周波信号の出力は、光導波路素子の信号電極を伝搬して、一方の終端抵抗である第１終端抵抗により終端され、駆動回路の他方の高周波信号の出力は、他方の終端抵抗である第２終端抵抗により終端され、第１終端抵抗の抵抗値は第２終端抵抗の抵抗値より小さく、信号電極は、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間を含む。
【選択図】図４
【解決手段】光変調器は、基板に形成された光導波路及び光導波路を伝搬する光波を制御する信号電極を備えた光導波路素子と、２つの高周波信号を出力する駆動回路と、駆動回路からの２つの高周波信号出力をそれぞれ終端する２つの終端抵抗と、を備え、駆動回路の一方の高周波信号の出力は、光導波路素子の信号電極を伝搬して、一方の終端抵抗である第１終端抵抗により終端され、駆動回路の他方の高周波信号の出力は、他方の終端抵抗である第２終端抵抗により終端され、第１終端抵抗の抵抗値は第２終端抵抗の抵抗値より小さく、信号電極は、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間を含む。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に形成された光導波路及び前記光導波路を伝搬する光波を制御する信号電極を備えた光導波路素子と、
２つの高周波信号を出力する駆動回路と、
前記駆動回路からの２つの高周波信号出力をそれぞれ終端する２つの終端抵抗と、
を備える光変調器であって、
前記駆動回路の一方の高周波信号の出力は、前記光導波路素子の前記信号電極を伝搬し、一方の前記終端抵抗である第１終端抵抗により終端され、
前記駆動回路の他方の高周波信号の出力は、他方の前記終端抵抗である第２終端抵抗により終端され、
前記第１終端抵抗の抵抗値は、前記第２終端抵抗の抵抗値より小さく、
前記信号電極は、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間を含む、
光変調器。
２つの高周波信号を出力する駆動回路と、
前記駆動回路からの２つの高周波信号出力をそれぞれ終端する２つの終端抵抗と、
を備える光変調器であって、
前記駆動回路の一方の高周波信号の出力は、前記光導波路素子の前記信号電極を伝搬し、一方の前記終端抵抗である第１終端抵抗により終端され、
前記駆動回路の他方の高周波信号の出力は、他方の前記終端抵抗である第２終端抵抗により終端され、
前記第１終端抵抗の抵抗値は、前記第２終端抵抗の抵抗値より小さく、
前記信号電極は、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間を含む、
光変調器。
【請求項2】
前記信号電極は、前記信号電極の前記高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配された少なくとも３つの前記区間を含む、
請求項１に記載の光変調器。
請求項１に記載の光変調器。
【請求項3】
前記区間の少なくとも一つは、前記高周波信号が前記光導波路を伝搬する光波に作用する作用部を含み、
前記作用部を含む前記区間は、前記複数の区間の中で最も低いインピーダンスを有する最低インピーダンス区間である、
請求項１に記載の光変調器。
前記作用部を含む前記区間は、前記複数の区間の中で最も低いインピーダンスを有する最低インピーダンス区間である、
請求項１に記載の光変調器。
【請求項4】
前記複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する区間である最低インピーダンス区間の、前記高周波信号の周波数帯における第１電気長は、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記周波数帯における第２電気長より長い、
請求項１に記載の光変調器。
請求項１に記載の光変調器。
【請求項5】
前記最低インピーダンス区間の前記第１電気長は、前記複数の区間のそれぞれの前記周波数帯における電気長の中で最も長い、
請求項４に記載の光変調器。
請求項４に記載の光変調器。
【請求項6】
前記駆動回路と前記第２終端抵抗の間に、前記高周波信号を減衰させる減衰部を有する、
請求項１に記載の光変調器。
請求項１に記載の光変調器。
【請求項7】
前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長は、前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記周波数帯における第３電気長の２倍以上の長さである、
請求項１に記載の光変調器。
請求項１に記載の光変調器。
【請求項8】
前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記高周波信号の周波数帯における第３電気長Ｌ１と、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長Ｌ２と、の差の絶対値は、前記高周波信号の平均波長λに対し、
｜Ｌ１－Ｌ２｜＞λ／２
の関係を有する、
請求項１に記載の光変調器。
｜Ｌ１－Ｌ２｜＞λ／２
の関係を有する、
請求項１に記載の光変調器。
【請求項9】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光変調器と、
前記光導波路素子に変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成する電子回路と、
を備える光送信装置。
前記光導波路素子に変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成する電子回路と、
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、基板上に形成された光導波路と、光導波路を伝搬する光波を制御する制御電極と、で構成される光導波路素子としての光変調素子を組み込んだ光変調器が多く用いられている。光変調動作を行う光導波路素子としては、ＩｎＰ基板等の半導体基板を用いた半導体光変調素子、およびＬｉＮｂＯ３（以下、ＬＮともいう）を基板に用いたＬＮ光変調素子が実用化されている。
【0003】
特許文献１には、マッハツェンダ光導波路を含む半導体光変調素子を備えた半導体光変調モジュールが開示されている。この半導体光変調モジュールでは、ＨＢ－ＣＤＭ（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）という規格化された小型筐体を用い、マッハツェンダ型光導波路を構成する２つの並行導波路上のそれぞれに形成された電極に、互いに位相が反転した一対の差動信号を構成する２つの高周波電気信号（以下、高周波信号）のそれぞれが入力されることにより、光変調動作が行われる。このような半導体光変調素子を駆動するための差動信号を出力する駆動回路素子（高周波ドライバ）は、集積回路の形態で既に実用化され、市販されている。
【0004】
一方で、ＬＮ光変調素子は、半導体光変調素子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ものの、上記ＨＢ－ＣＤＭに用いられるＬＮ光変調素子を駆動するための専用の駆動回路素子は、その需要数が少ないこと等から未だ商用化されていない。このため、ＬＮ光変調素子を備える光変調器においても、半導体光変調モジュール用に開発され既に実用化された駆動回路素子を用いることができれば便宜である。
【0005】
しかしながら、ＬＮ基板として特にＸカット基板を用いるＬＮ光変調素子の場合には、特許文献１の半導体光変調モジュールのようにマッハツェンダ型光導波路の２つの並行導波路の電極に一対の差動信号を入力する必要はなく、２つの並行導波路の間に形成された一つの信号電極に一つの高周波電気信号を入力すれば足りる。
【0006】
特許文献２には、差動信号である一対の高周波電気信号の双方を用いてＸカットＬＮ基板上のマッハツェンダ型光導波路を駆動し得るように工夫された光変調器が開示されている。この光変調器では、マッハツェンダ型光導波路は、その２つの並行導波路を伝搬する光の伝搬方向が、ＸカットＬＮ基板上において＋Ｙ方向から－Ｙ方向へ１８０度曲がるように形成されている。そして、光が＋Ｙ方向に伝搬する区間の２つの並行導波路の間には、差動信号の一方の高周波信号が入力される一方の電極が形成され、光が－Ｙ方向に伝搬する区画の２つの並行導波路の間には、差動信号の他方の高周波信号が入力される他方の電極が形成されている。
【0007】
しかしながら、特許文献２の光変調器では、ギガヘルツ帯の高速な光変調動作を行う場合には、＋Ｙ方向の区間から－Ｙ方向の区間に到達するまでの光の伝搬時間に合わせて、差動信号の一対の高周波信号間の位相差を精度良く調整する必要が生ずる。このため、特許文献２の光変調器では、例えば、駆動回路素子から±Ｙ区間のそれぞれに至るまでの電極長の製造許容誤差が極めて厳しいものとなったり、環境温度の変化に伴って生じ得る上記位相差の変動により光変調動作が不安定となり得る、という問題が生じ得る。
【0008】
すなわち、ＸカットＬＮ基板上のマッハツェンダ型光導波路を駆動する場合、製造の容易さ及び変調動作の安定性の観点では、差動信号の一方の高周波信号のみを用いるのが好ましい。このような、差動信号を用いない光変調素子において、上述のような差動信号を出力する駆動回路素子を流用する場合、差動信号を構成する一方の高周波信号の出力端子を上記信号電極に接続し、他方の高周波信号の出力端子を適切な手段で処置する必要がある。
【0009】
この場合、上記他方の出力端子から出力される高周波信号の電力は、光変調に寄与せず無駄に消費される電力であり、駆動回路素子の全体としての電力消費が非効率な状態となり得る。また、上記電力消費の効率を向上するため、例えば、上記一方の出力端子に接続する信号電極のインピーダンスを低くすると、信号電極の構成や上記他方の出力端子の処置の仕方によっては、それぞれの出力端子に接続される終端抵抗等における信号反射によって駆動回路素子の動作が不安定となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０１４－１６４２４３号公報
【特許文献2】特開２０２１－１４００２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
上記背景より、本発明の目的は、差動信号のような複数の信号を出力する駆動回路の一部の信号出力を用いて光変調素子を駆動する光変調器において、動作の不安定化を回避しつつ、消費電力を低減し及び又はそのサイズを小型化することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一の態様は、基板に形成された光導波路及び前記光導波路を伝搬する光波を制御する信号電極を備えた光導波路素子と、２つの高周波信号を出力する駆動回路と、前記駆動回路からの２つの高周波信号出力をそれぞれ終端する２つの終端抵抗と、を備える光変調器であって、前記駆動回路の一方の高周波信号の出力は、前記光導波路素子の前記信号電極を伝搬し、一方の前記終端抵抗である第１終端抵抗により終端され、前記駆動回路の他方の高周波信号の出力は、他方の前記終端抵抗である第２終端抵抗により終端され、前記第１終端抵抗の抵抗値は、前記第２終端抵抗の抵抗値より小さく、前記信号電極は、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間を含む、光変調器である。
本発明の他の態様によると、前記信号電極は、前記信号電極の前記高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配された少なくとも３つの前記区間を含む。
本発明の他の態様によると、前記区間の少なくとも一つは、前記高周波信号が前記光導波路を伝搬する光波に作用する作用部を含み、前記作用部を含む前記区間は、前記複数の区間の中で最も低いインピーダンスを有する最低インピーダンス区間である。
本発明の他の態様によると、前記複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する区間である最低インピーダンス区間の、前記高周波信号の周波数帯における第１電気長は、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記周波数帯における第２電気長より長い。
本発明の他の態様によると、前記最低インピーダンス区間の前記第１電気長は、前記複数の区間のそれぞれの前記周波数帯における電気長の中で最も長い。
本発明の他の態様によると、前記駆動回路と前記第２終端抵抗の間に、前記高周波信号を減衰させる減衰部を有する。
本発明の他の態様によると、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長は、前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記周波数帯における第３電気長の２倍以上の長さである。
本発明の他の態様によると、前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記周波数帯における第３電気長Ｌ１と、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長Ｌ２と、の差の絶対値は、前記高周波信号の平均波長λに対し、｜Ｌ１－Ｌ２｜＞λ／２の関係を有する。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器と、前記光導波路素子に変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成する電子回路と、を備える光送信装置である。
本発明の他の態様によると、前記信号電極は、前記信号電極の前記高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配された少なくとも３つの前記区間を含む。
本発明の他の態様によると、前記区間の少なくとも一つは、前記高周波信号が前記光導波路を伝搬する光波に作用する作用部を含み、前記作用部を含む前記区間は、前記複数の区間の中で最も低いインピーダンスを有する最低インピーダンス区間である。
本発明の他の態様によると、前記複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する区間である最低インピーダンス区間の、前記高周波信号の周波数帯における第１電気長は、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記周波数帯における第２電気長より長い。
本発明の他の態様によると、前記最低インピーダンス区間の前記第１電気長は、前記複数の区間のそれぞれの前記周波数帯における電気長の中で最も長い。
本発明の他の態様によると、前記駆動回路と前記第２終端抵抗の間に、前記高周波信号を減衰させる減衰部を有する。
本発明の他の態様によると、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長は、前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記周波数帯における第３電気長の２倍以上の長さである。
本発明の他の態様によると、前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記周波数帯における第３電気長Ｌ１と、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長Ｌ２と、の差の絶対値は、前記高周波信号の平均波長λに対し、｜Ｌ１－Ｌ２｜＞λ／２の関係を有する。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器と、前記光導波路素子に変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成する電子回路と、を備える光送信装置である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、差動信号のような複数の信号を出力する駆動回路の一部の信号出力を用いて光変調素子を駆動する光変調器において、動作の不安定化を回避しつつ、消費電力を低減し及び又はそのサイズを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【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3】信号電極の構成を説明するための説明図である。
【図4】駆動回路素子、信号電極、および終端抵抗が構成する電気回路の回路図である。
【図5】第１実施形態の変形例４について説明するための図である。
【図6】第１実施形態の変形例５について説明するための図である。
【図7】第１実施形態の変形例６について説明するための図である。
【図8】第１実施形態の変形例７について説明するための図である。
【図9】本発明の第２の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。
【図10】駆動回路素子内に第２終端抵抗を設ける例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
［１．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、光導波路素子である光変調素子を用いた光変調器１の構成を示す図である。
光変調器１は、筐体２と、筐体２内に収容された光変調素子３と、を有する。光変調素子３は、例えば、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調器構成である。筐体２は、例えば、業界規格であるＨＢ－ＣＤＭ規格（“Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ （ＨＢ－ＣＤＭ） ＯＩＦ－ＨＢ－ＣＤＭ－０２．０”（Ｊｕｌｙ １５、２０２１、ＯＩＦ発行））に準拠する。なお、筐体２は、最終的にはその開口部に板体であるカバー（不図示）が固定されて、その内部が気密封止される。
［１．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、光導波路素子である光変調素子を用いた光変調器１の構成を示す図である。
光変調器１は、筐体２と、筐体２内に収容された光変調素子３と、を有する。光変調素子３は、例えば、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調器構成である。筐体２は、例えば、業界規格であるＨＢ－ＣＤＭ規格（“Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ （ＨＢ－ＣＤＭ） ＯＩＦ－ＨＢ－ＣＤＭ－０２．０”（Ｊｕｌｙ １５、２０２１、ＯＩＦ発行））に準拠する。なお、筐体２は、最終的にはその開口部に板体であるカバー（不図示）が固定されて、その内部が気密封止される。
【0016】
筐体２には、光変調素子３の変調に用いる高周波電気信号を入力するための信号ピン４と、光変調素子３の動作点の調整等に用いる電気信号を入力するための信号ピン５と、が設けられている。なお、以下において、インピーダンスおよび抵抗値とは、それぞれ、光変調素子３の変調に用いられる上記高周波電気信号の周波数におけるインピーダンスおよび抵抗値をいうものとする。
【0017】
光変調器１は、また、筐体２内に光を入力するための入力光ファイバ６と、光変調素子３により変調された光を筐体２の外部へ導く出力光ファイバ７と、を筐体２の同一面に有する。
【0018】
入力光ファイバ６及び出力光ファイバ７は、固定部材であるサポート８及び９を介して筐体２にそれぞれ固定されている。入力光ファイバ６から入力された光は、サポート８内に配されたレンズ１０によりコリメートされた後、レンズ１１を介して光変調素子３へ入力される。ただし、これは一例であって、光変調素子３への光の入力は、従来技術に従い、例えば、入力光ファイバ６を、サポート８を介して筐体２内に導入し、当該導入した入力光ファイバ６の端面を光変調素子３の基板３０（後述）の端面に接続することで行うものとすることもできる。
【0019】
光変調器１は、また、光変調素子３から出力される２つの変調された光を偏波合成する光学ユニット１２を有する。光学ユニット１２から出力される偏波合成後の光は、サポート９内に配されたレンズ１３により集光されて出力光ファイバ７へ結合される。
【0020】
光変調器１の筐体２内には、また、中継基板１４と、所定のインピーダンスを有する４つの第１終端抵抗１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを備える終端器１６が配されている。以下、第１終端抵抗１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを総称して第１終端抵抗１５ともいうものとする。
【0021】
中継基板１４には、光変調素子３の４つのマッハツェンダ型光導波路に設けられた４つの信号電極４１（後述）をそれぞれ駆動する４つの駆動回路素子１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが搭載されている。以下、駆動回路素子１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを総称して駆動回路素子１７ともいうものとする。駆動回路素子１７は、例えば、集積回路の形態で中継基板１４に実装されている。
【0022】
駆動回路素子１７は、それぞれ、互いに位相が反転した（すなわち、位相が１８０度ずれた）２つの高周波電気信号（以下、高周波信号という）である差動信号を増幅して２つの増幅された差動信号を出力する、２信号入力２信号出力型の増幅回路である。４つの駆動回路素子１７にそれぞれ入力される４つの（すなわち４対の）差動信号は、例えば、信号ピン４を介して外部装置から与えられる。上記差動信号を構成する高周波信号は、例えば、マイクロ波帯の電気信号であって、ＩＥＥＥ規格に規定された例えばＧバンド帯の周波数以上、具体的には０．２ＧＨｚ以上の信号成分を含んだ電気信号である。
【0023】
中継基板１４には、また、４つの第２終端抵抗１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが実装され、それぞれ、中継基板１４上の導体パターンを介して駆動回路素子１７の第２出力部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄに接続されている。以下、第２終端抵抗１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを総称して第２終端抵抗１８ともいうものとする。
【0024】
駆動回路素子１７が出力する差動信号である２つの高周波信号のうち、一方の高周波信号は、光変調素子３の信号電極４１に入力され、当該信号電極４１を伝搬した後、第１終端抵抗１５により終端される。また、駆動回路素子１７が出力する差動信号である２つの高周波信号のうち、他方の高周波信号は、中継基板１４上に実装された第２終端抵抗１８により終端される。
【0025】
光変調素子３と、中継基板１４および終端器１６と、の間の電気的接続は、例えばワイヤボンディング等により行われる。
【0026】
図２は、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調器である光変調素子３の構成の一例を示す図である。図２には、中継基板１４の一部と終端器１６も示されている。
光変調素子３は、基板３０上に形成された光導波路３１（図示太線点線の全体）で構成され、例えば２００ＧのＤＰ－ＱＰＳＫ変調を行う。基板３０は、例えば、２０μｍ以下（例えば２μｍ）の厚さに加工され薄膜化された、電気光学効果を有するＸカットのＬＮ基板である。また、光導波路３１は、薄膜化された基板３０の表面に形成された、帯状に延在する凸部で構成された凸状光導波路（例えば、リブ型光導波路又はリッジ型光導波路）である。ここで、ＬＮ基板は、応力が加わると光弾性効果により屈折率が局所的に変化し得るため、基板全体の機械強度を補強すべく、一般的にはＳｉ（シリコン）基板やガラス基板、ＬＮ等の支持板に接着される。
光変調素子３は、基板３０上に形成された光導波路３１（図示太線点線の全体）で構成され、例えば２００ＧのＤＰ－ＱＰＳＫ変調を行う。基板３０は、例えば、２０μｍ以下（例えば２μｍ）の厚さに加工され薄膜化された、電気光学効果を有するＸカットのＬＮ基板である。また、光導波路３１は、薄膜化された基板３０の表面に形成された、帯状に延在する凸部で構成された凸状光導波路（例えば、リブ型光導波路又はリッジ型光導波路）である。ここで、ＬＮ基板は、応力が加わると光弾性効果により屈折率が局所的に変化し得るため、基板全体の機械強度を補強すべく、一般的にはＳｉ（シリコン）基板やガラス基板、ＬＮ等の支持板に接着される。
【0027】
基板３０は、例えば矩形であり、図示上下方向に延在して対向する図示左右の２つの辺３２ａ、３２ｂ、および図示左右方向に延在して対向する図示上下の辺３２ｃ、３２ｄを有する。
【0028】
光導波路３１は、基板３０の図示右方の辺３２ｂの図示上側において入力光ファイバ６からの入力光（図示右方を向く矢印）を受ける入力導波路３３と、入力された光を同じ光量を有する２つの光に分岐する分岐導波路３４と、を含む。また、光導波路３１は、分岐導波路３４により分岐されたそれぞれの光を変調する２つの変調部である、いわゆるネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂを含む。
【0029】
ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａおよび３５ｂは、基板３０の図示左部分において光の伝搬方向が１８０度折り返され、出力導波路３６ａおよび３６ｂにより基板３０の辺３２ｂから図示右方へ光を出力する。
【0030】
ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂは、それぞれ、一対の並行導波路を成す２つの導波路部分に設けられたそれぞれ２つのマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３８ａ、および３７ｂ、３８ｂを含む。
【0031】
マッハツェンダ型光導波路３７ａは、２本の並行導波路３７ａ１、３７ａ２を含み、マッハツェンダ型光導波路３８ａは、２本の並行導波路３８ａ１及び３８ａ２を含む。また、マッハツェンダ型光導波路３７ｂは、２本の並行導波路３７ｂ１及び３７ｂ２を含み、マッハツェンダ型光導波路３８ｂは、２本の並行導波路３８ｂ１及び３８ｂ２を含む。
【0032】
基板３０上の図示左部分で折り返されたネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂの図示上部分には、ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂおよび４つのマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３８ａ、３７ｂ、３８ｂのそれぞれの、いわゆるＤＣドリフトによるバイアス点の変動を補償して動作点を調整するための、バイアス電極４０ａ、４０ｂ、４０ｃが設けられている。これらのバイアス電極４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、ワイヤボンディングおよび中継基板１４の導体パターン（不図示）を介して、筐体２の信号ピン５に接続される。
【0033】
また、基板３０上の図示下部分には、ネスト型マッハツェンダ型光導波路３５ａ、３５ｂを構成する合計４つのマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３８ａ、３７ｂ、３８ｂのそれぞれに変調動作を行わせるための、信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが設けられている。信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを総称して信号電極４１ともいうものとする。
【0034】
信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの図示左方は、基板３０の図示左側の辺３２ａまで延在し、それぞれ、パッド４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄに接続されている。また、信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの図示右方は、図示下方へ折れ曲がって基板３０の辺３２ｄまで延在し、パッド４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄに接続されている。
【0035】
信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、図示一点鎖線で示す領域Ｒにおいて、マッハツェンダ型光導波路３７ａ、３８ａ、３７ｂ、３８ｂのそれぞれの並行導波路の間に配されて、これらの並行導波路を伝搬する光波を制御する。
【0036】
なお、信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、従来技術に従い、基板３０上に形成されたグランド導体パターン（不図示）と共に、例えば、所定のインピーダンスを有するコプレーナ伝送線路を構成している。グランド導体パターンは、例えば、光導波路３１の上には形成されないように設けられ、グランド導体パターンのうち光導波路３１により分割されて形成される複数の領域間は、例えばワイヤボンディング等により互いに接続されるものとすることができる。
【0037】
信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの図示左方のパッド４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、これらのパッドにボンディングされたワイヤおよび中継基板１４上の導体パターンを介して、駆動回路素子１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄのそれぞれの、差動信号を構成する一方の高周波信号の出力端子である第１出力部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに接続されている。また、信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの図示右下方のパッド４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄは、ボンディングワイヤを介して終端器１６内の第１終端抵抗１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの一端に接続されている。第１終端抵抗１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの他端は、それぞれ、例えば、終端器１６の構成する基板に設けられたグランドライン（不図示）に接続される。
【0038】
一方、駆動回路素子１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄのそれぞれの、差動信号を構成する他方の高周波信号の出力端子である第２出力部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、それぞれ、中継基板１４上の導体パターンである高周波伝送路５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを介して、中継基板１４上に実装された第２終端抵抗１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの一端に接続されている。また、第２終端抵抗１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの他端は、中継基板１４に設けられたグランドパターン（不図示）に接続されている。
【0039】
以下、高周波伝送路５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを総称して高周波伝送路５２ともいうものとする。また、駆動回路素子１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの第１出力部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを総称して第１出力部５０ともいい、第２出力部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを総称して第２出力部５１ともいうものとする。ここで、駆動回路素子１７は、本開示における駆動回路に相当する。
【0040】
駆動回路素子１７は、例えば、差動信号を構成する２つの高周波信号の出力部である第１出力部５０および第２出力部５１のそれぞれと、グランド電位と、の間で測った出力インピーダンスであるラインインピーダンスが、互いに等しい値Ｚｌｉｎを有している。このラインインピーダンスＺｌｉｎは、例えば５０Ωである。また、駆動回路素子１７の、上記差動信号の第１出力部５０と第２出力部５１との間で測った出力インピーダンスである差動インピーダンスＺｄｉｆは、１００Ωである（図４等参照）。
【0041】
上記の構成を有する光変調器１では、増幅された差動信号を出力する駆動回路素子１７の第１出力部５０からの出力される一方の高周波信号出力は、対応する信号電極４１を伝搬したのち、第１終端抵抗１５により終端される。また、駆動回路素子１７の他方の第２出力部５１から出力される高周波信号は、中継基板１４に実装された対応する第２終端抵抗１８により終端される。
【0042】
そして、駆動回路素子１７の一方の第１出力部５０から出力されて信号電極４１を伝搬した一方の高周波信号を終端する第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１は、駆動回路素子１７の他方の第２出力部５１から出力された他方の高周波信号を終端する第２終端抵抗１８の抵抗値Ｒ２より小さい。すなわち、第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１と、第２終端抵抗１８の抵抗値Ｒ２とは、次の式（１）を満たす。
Ｒ２＞Ｒ１ （１）
Ｒ２＞Ｒ１ （１）
【0043】
これにより、光変調器１では、第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１が第２終端抵抗１８の抵抗値Ｒ２よりも小さいことから、駆動回路素子１７の第１出力部５０から信号電極４１を経て第１終端抵抗１５に出力される高周波信号パワーは、第２出力部５１から第２終端抵抗１８に出力される高周波信号パワーよりも大きくなる。従って、駆動回路素子１７の消費電力に対する、信号電極４１に供給する高周波信号パワーの比率は大きくなり、光変調器１における駆動回路素子１７の電力効率が向上する。その結果、信号電極４１に求められる高周波信号パワーを確保するために必要な駆動回路素子１７の消費電力が低減される。また、上記のように消費電力が低減される結果、光変調器１のサイズを小型化することができる。
【0044】
第２終端抵抗１８の抵抗値Ｒ２は、例えば、駆動回路素子１７のラインインピーダンスＺｌｉｎと同じ５０Ωに設定され、第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１は、これより低い５０Ω未満の値に設定される。この場合、第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１は、４５Ω以下であることが好ましく、４０Ω以下であれば更に好ましい。
【0045】
ただし、このように、第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１の値を、駆動回路素子１７のラインインピーダンスＺｌｉｎと異なる値に設定した場合には、駆動回路素子１７の第１出力部５０から第１終端抵抗１５に至るまでの間に、インピーダンスの変化点や不連続点（以下、総称して、インピーダンス不連続点という）が生ずることとなり得る。このようなインピーダンス不連続点では、駆動回路素子１７から出力された高周波信号の反射が生じて、高周波信号の反射波（反射高周波信号）が駆動回路素子１７の方向へ伝搬する。
【0046】
駆動回路素子１７の第１出力部５０に、上記のような反射高周波信号が戻ると、反射高周波信号の大きさ（信号パワー）に依存して、駆動回路素子１７の動作が不安定となり得る。一般に、高周波信号の反射は、インピーダンス不連続点におけるインピーダンスの変化幅が大きいほど、大きな反射高周波信号が発生し、駆動回路素子１７の動作により大きな影響を与え得る。
【0047】
このような駆動回路素子１７の不安定動作を回避するため、本実施形態では、特に、信号電極４１は、互いに異なるインピーダンスを有する複数の区間を含むよう構成されている。
図３は、信号電極４１の構成を説明するための説明図である。また、図４は、駆動回路素子１７、信号電極４１、第１終端抵抗１５、および第２終端抵抗が構成する電気回路の回路図である。
信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、図３に示す信号電極４１と同様に構成される。
図３は、信号電極４１の構成を説明するための説明図である。また、図４は、駆動回路素子１７、信号電極４１、第１終端抵抗１５、および第２終端抵抗が構成する電気回路の回路図である。
信号電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、図３に示す信号電極４１と同様に構成される。
【0048】
図３に示すように、信号電極４１は、図２に示す領域Ｒ内の部分である作用部ＡＰ（図示黒塗り部分）を含む。作用部ＡＰは、信号電極４１を伝搬する高周波信号が光導波路３１を伝搬する光波（具体的には、対応するマッハツェンダ型光導波路３７ａ、３８ａ、３７ｂ、３８ｂのそれぞれの並行導波路を伝搬する光波）に作用する部分である。
【0049】
信号電極４１は、区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の、４つの区間を含む。区間Ｓ３は、作用部ＡＰを含む。すなわち、区間Ｓ３の長さは、作用部ＡＰの長さ以上の長さに設定されている。
【0050】
区間Ｓ１は、高周波信号が入力されるパッド４２から開始する区間であり、区間Ｓ２は、区間Ｓ１と区間Ｓ３とをつなぐ中間区間である。ここで区間Ｓ１と区間Ｓ２との境界位置は、例えば設計要求事項等に基づいて任意に決定され得る。区間Ｓ４は、区間Ｓ３から第１終端抵抗１５につながるパッド４３に至るまでの出力区間である。以下、区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を総称して区間Ｓともいうものとする。
【0051】
そして、区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、それぞれ、互いに異なる一定のインピーダンスを有する。ここで、「一定の」インピーダンスを有するとは、その区間における高周波信号に対する特性インピーダンスが区間内の位置によらず一定であることを言う。従って、例えば、信号電極のうち、信号電極の長さ方向に沿って当該信号電極の幅が変化していること等により、特定インピーダンスが上記長さ方向の位置に依存して変化する領域は、一定のインピーダンスを有する区間ではない。そのような領域は、例えば、それぞれにおいて信号電極の幅が一定であって一定のインピーダンスを有する複数の区間を含むものと解され得る。
【0052】
区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の、信号電極４１を伝搬する高周波信号の周波数帯における電気長は、それぞれ、Ｌｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３、Ｌｓ４であり、インピーダンスは、Ｚｍ１、Ｚｍ２、Ｚｍ３、Ｚｍ４である。
【0053】
本実施形態では、区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の３つの区間は、信号電極４１を伝搬する高周波信号の伝搬方向に沿って、インピーダンスが段階的に減少するように配されている。また、区間Ｓ４は、区間Ｓ３のインピーダンスよりも大きなインピーダンスを有するように構成されている。
【0054】
区間Ｓ１のインピーダンスは、例えば、駆動回路素子１７のラインインピーダンスＺｌｉｎ以下に設定され、区間Ｓ４のインピーダンスは、例えば、第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１を含む所定の範囲内の値に設定され得る。
【0055】
すなわち、区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４がそれぞれ有するインピーダンスＺｍ１、Ｚｍ２、Ｚｍ３、及びＺｍ４は、式（２）の関係を有している。
Ｚｍ１＞Ｚｍ２＞Ｚｍ３、かつ、Ｚｍ３＜Ｚｍ４ （２）
Ｚｍ１＞Ｚｍ２＞Ｚｍ３、かつ、Ｚｍ３＜Ｚｍ４ （２）
【0056】
上述した実施形態に係る光変調器１では、信号電極４１は、それぞれ、互いに異なる一定のインピーダンスを有する４つの区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を含むので、それぞれ隣接する区間の間に生ずるインピーダンスの不連続点を３つ含むこととなる。このため、例えば、ＺｌｉｎからＲ１までのインピーダンスの変化を、上記３つの不連続点において段階的に分散することができるので、それぞれの不連続点に発生する反射高周波信号（図４に一点鎖線の矢印で示す）の大きさを抑制することができる。このため、光変調器１では、第１終端抵抗１５の抵抗値Ｒ１と第２終端抵抗１８の抵抗値Ｒ２とが上述の式（１）を満たすこととあいまって、駆動回路素子１７の動作の不安定化を回避しつつ、消費電力を低減することができる。その結果、光変調器１では、光変調動作の安定動作を確保しつつ、光変調器としての消費電力を低減して、そのサイズを小型化することができる。
【0057】
なお、信号電極４１は、本実施形態のように、高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配された少なくとも３つの区間を含んでいることが好ましい。
これにより、信号電極４１の内部において、インピーダンスを減少方向に変化させるためのインピーダンス不連続点を少なくとも２箇所確保して、インピーダンスの減少方向の変化に伴って発生し得る高周波信号の反射を２箇所に分散させることができるので、それぞれのインピーダンス不連続点に発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。
これにより、信号電極４１の内部において、インピーダンスを減少方向に変化させるためのインピーダンス不連続点を少なくとも２箇所確保して、インピーダンスの減少方向の変化に伴って発生し得る高周波信号の反射を２箇所に分散させることができるので、それぞれのインピーダンス不連続点に発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。
【0058】
なお、信号電極４１が含む各区間のインピーダンスは、従来技術に従い、信号電極４１の幅及び又は厚さ、及び又は信号電極４１に隣接するグランド電極（不図示）と信号電極４１との離間距離等を調整することにより所望の値に設定することができる。
【0059】
ここで、信号電極４１が含む複数の区間のそれぞれの長さは、任意に設定され得る。ただし、光変調動作の観点では、作用部ＡＰは、一定のインピーダンスを有する一つの区間に包含されていることが好ましい。
【0060】
また、作用部ＡＰは、本実施形態では、信号電極４１が含む複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する最低インピーダンス区間である区間Ｓ３に含まれているが、他の区間に含まれていてもよい。ただし、本実施形態のように最低インピーダンス区間に作用部ＡＰが含まれるように構成することで、光導波路３１を伝搬する光波と信号電極４１を伝搬する高周波信号との相互作用をより強めることができ、光変調素子３に光変調動作を行わせるために必要な駆動電力をより低減する事ができる。
【0061】
［２．第１実施形態の変形例］
次に、第１の実施形態に係る光変調器１の変形例について説明する。
次に、第１の実施形態に係る光変調器１の変形例について説明する。
【0062】
［２－１．変形例１］
信号電極４１が含む、高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配される区間の数は、上記のように少なくとも３つ、すなわち、３つ以上の数であるものとすることができる。インピーダンスが段階的に減少するように配される区間の数が多いほど、高周波信号の反射をより多くの不連続点に分散させることができるので、それぞれの不連続点に発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。
信号電極４１が含む、高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配される区間の数は、上記のように少なくとも３つ、すなわち、３つ以上の数であるものとすることができる。インピーダンスが段階的に減少するように配される区間の数が多いほど、高周波信号の反射をより多くの不連続点に分散させることができるので、それぞれの不連続点に発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。
【0063】
例えば、本実施形態では、区間Ｓ４のインピーダンスは、区間Ｓ３のインピーダンスより大きいものとしたが、区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の４つの区間の全てが、高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配されていてもよい。すなわち、区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のインピーダンスＺｍ１、Ｚｍ２、Ｚｍ３、Ｚｍ４は、式（２）に代えて、次の式（３）を満たすものとすることができる。
Ｚｍ１＞Ｚｍ２＞Ｚｍ３＞Ｚｍ４ （３）
Ｚｍ１＞Ｚｍ２＞Ｚｍ３＞Ｚｍ４ （３）
【0064】
［２－２．変形例２］
【0065】
信号電極４１の作用部ＡＰは、上記実施形態のように、必ずしも、インピーダンスが段階的に減少するように配された３つの区間の最後の区間Ｓ３に含まれている必要はなく、他の区間に含まれるように構成されていてもよい。
【0066】
［２－３．変形例３］
【0067】
一般に、差動信号を増幅して出力する駆動回路素子１７のような２入力２出力型の増幅回路では、第１出力部５０及び第２出力部５１の２つの出力部にそれぞれ入射する２つの反射高周波信号の位相や強度が揃っていると、反射高周波信号同士の干渉によって、回路動作に大きな影響を受けることとなり得る。
【0068】
このため、信号電極４１が含む複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する区間である最低インピーダンス区間の、信号電極４１を伝搬する高周波信号の周波数帯における電気長である第１電気長は、上記複数の区間のそれぞれの上記周波数帯における電気長の中で最も長いことが好ましい。
【0069】
例えば、最低インピーダンス区間である区間Ｓ３の電気長Ｌｓ３（第１電気長に相当）は、他の区間Ｓ１，Ｓ２、Ｓ４の電気長Ｌｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ４に対し、次の式（４）の関係を有する。
Ｌｓ３＞Ｌｓ１、Ｌｓ３＞Ｌｓ２、且つ、Ｌｓ３＞Ｌｓ４ （４）
Ｌｓ３＞Ｌｓ１、Ｌｓ３＞Ｌｓ２、且つ、Ｌｓ３＞Ｌｓ４ （４）
【0070】
これにより、駆動回路素子１７の第１出力部５０に最も大きな信号パワーをもって入射し易い、区間Ｓ３の下流端部のインピーダンス不連続点で発生した反射高周波信号は、上記下流端部より上流にある他のインピーダンス不連続点（すなわち、他の隣接する２区間の間の接続点）で発生する反射高周波信号に比べて、駆動回路素子１７の第１出力部５０に入射する際の位相が、第２出力部５１に入射する反射高周波信号（例えば、第２終端抵抗１８において発生する反射高周波信号）の位相に対して大きくずれることとなる。このため本変形例では、駆動回路素子１７の動作の不安定化を効果的に抑制することができる。
【0071】
［２－４．変形例４］
信号電極４１が含む複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する区間である最低インピーダンス区間の、信号電極４１を伝搬する高周波信号の周波数帯における電気長である第１電気長は、駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至るまでの高周波伝送路の、上記周波数帯における電気長である第２電気長より長いものとしてもよい。
信号電極４１が含む複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する区間である最低インピーダンス区間の、信号電極４１を伝搬する高周波信号の周波数帯における電気長である第１電気長は、駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至るまでの高周波伝送路の、上記周波数帯における電気長である第２電気長より長いものとしてもよい。
【0072】
図５は、本変形例における電気長の関係を説明するための説明図である。本変形例では、例えば、最低インピーダンス区間である区間Ｓ３の電気長Ｌｓ３（第１電気長に相当）は、駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至るまでの高周波伝送路５２（図示太線部分）の電気長Ｌ２（第２電気長に相当）よりも長く設定される。
【0073】
これにより、最低インピーダンス区間である区間Ｓ３の下流端部のインピーダンス不連続点で発生した反射高周波信号は、駆動回路素子１７の第１出力部５０に入射する際の位相が、第２終端抵抗１８において発生して第２出力部５１に入射する反射高周波信号の位相に対してずれることとなる。その結果、本変形例では、駆動回路素子１７の動作の不安定化を効果的に抑制することができる。
【0074】
［２－５．変形例５］
駆動回路素子１７の第２出力部５１と第２終端抵抗１８との間に、高周波信号を減衰させる減衰部を有してもよい。図６は、本変形例に係る光変調器１の等価回路を示す図である。駆動回路素子１７の第２出力部５１と第２終端抵抗１８との間の高周波伝送路５２には、高周波信号を減衰させる減衰部５４が設けられている。減衰部５４は、例えば、第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至るまでの高周波伝送路５２に装荷されたフェライト材料などを含むシートや接着剤、あるいは、高周波伝送路５２の途中に挿入されたコンデンサや抵抗などの電子部品により構成される周波数フィルタ回路であり得る。
駆動回路素子１７の第２出力部５１と第２終端抵抗１８との間に、高周波信号を減衰させる減衰部を有してもよい。図６は、本変形例に係る光変調器１の等価回路を示す図である。駆動回路素子１７の第２出力部５１と第２終端抵抗１８との間の高周波伝送路５２には、高周波信号を減衰させる減衰部５４が設けられている。減衰部５４は、例えば、第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至るまでの高周波伝送路５２に装荷されたフェライト材料などを含むシートや接着剤、あるいは、高周波伝送路５２の途中に挿入されたコンデンサや抵抗などの電子部品により構成される周波数フィルタ回路であり得る。
【0075】
上記の構成によれば、第２終端抵抗１８において発生した反射高周波信号は、第２出力部５１に至るまでの間に減衰部５４により減衰されるので、駆動回路素子１７の動作の不安定化が抑制され得る。
【0076】
［２－６．変形例６］
駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至る高周波伝送路５２の、駆動回路素子１７が出力する高周波信号の周波数帯における電気長である第２電気長は、駆動回路素子１７の第１出力部５０から第１終端抵抗１５までの上記周波数帯における電気長である第３電気長の２倍以上の長さであるものとしてもよい。
駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至る高周波伝送路５２の、駆動回路素子１７が出力する高周波信号の周波数帯における電気長である第２電気長は、駆動回路素子１７の第１出力部５０から第１終端抵抗１５までの上記周波数帯における電気長である第３電気長の２倍以上の長さであるものとしてもよい。
【0077】
図７は、本変形例における電気長の関係を説明するための説明図である。本変形例では、駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８に至る高周波伝送路５２の電気長Ｌ２（第２電気長に相当）は、駆動回路素子１７の第１出力部５０から第１終端抵抗１５までの上記周波数帯における電気長Ｌ１（第３電気長に相当）の２倍以上の長さとなっている。このような高周波伝送路５２は、例えば、中継基板１４上において、蛇行する導体パターンとして形成され得る。
【0078】
上記の構成によれば、第２終端抵抗１８において発生して第２出力部５１に戻る反射高周波信号は、第１終端抵抗１５において発生して第１出力部５０に戻る反射高周波信号に対して、位相が２倍以上ずれることとなるので、これらの反射高周波信号が駆動回路素子１７の内部で干渉することによる当該駆動回路素子１７における動作の不安定化が抑制され得る。
【0079】
［２－７．変形例７］
駆動回路素子１７の第１出力部５０から第１終端抵抗１５までの、駆動回路素子１７から出力される高周波信号の周波数帯における電気長である第３電気長と、駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８までの、上記周波数帯における電気長である第２電気長と、の差の絶対値は、上記高周波信号の平均波長λに対し、次の式（５）の関係を有するものとしてもよい。
｜Ｌ１－Ｌ２｜＞λ／２ （５）
駆動回路素子１７の第１出力部５０から第１終端抵抗１５までの、駆動回路素子１７から出力される高周波信号の周波数帯における電気長である第３電気長と、駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８までの、上記周波数帯における電気長である第２電気長と、の差の絶対値は、上記高周波信号の平均波長λに対し、次の式（５）の関係を有するものとしてもよい。
｜Ｌ１－Ｌ２｜＞λ／２ （５）
【0080】
図８は、本変形例における電気長の関係を説明するための説明図である。本変形例では、駆動回路素子１７の第１出力部５０から第１終端抵抗１５までの、高周波信号の周波数帯における電気長Ｌ１（第３電気長に相当）と、駆動回路素子１７の第２出力部５１から第２終端抵抗１８までの、上記周波数帯における電気長Ｌ２（第２電気長に相当）と、の差の絶対値｜Ｌ１－Ｌ２｜は、λ／２より大きく設定される。
【0081】
二つの反射電気信号はそれぞれの電気長の差｜Ｌ１－Ｌ２｜がλ／２の整数倍（ｎ倍）の時強く干渉しあい、ｎ＝１の時が最も大きく干渉し、高周波ドライバ回路に対して大きく影響する。一方、電気信号は信号線路伝搬中に損失を受け、特に反射電気信号は反射点に至る信号線路の往復で２倍の伝搬損失を受ける。
【0082】
よって、二つの反射電気信号の電気長の差｜Ｌ１－Ｌ２｜をλ／２より大きくする事によって、干渉に必要な少なくとも一方の電気信号の強度を大きく減衰させ、かつ最も大きく干渉する位相関係をずらすことが可能となる。即ち、これにより、最も位相が合いやすくかつ最も減衰を受けずに戻る大きな反射高周波信号が駆動回路素子１７の動作に与える影響を回避することができる。
なお、式（５）に示すように、｜Ｌ１－Ｌ２｜はλ／２より大きく設定されればよいので、電気長Ｌ１は、必ずしも図８に示すように電気長Ｌ２より長い必要はなく、式（５）を満たす限り電気長Ｌ２より短くてもよい。
なお、式（５）に示すように、｜Ｌ１－Ｌ２｜はλ／２より大きく設定されればよいので、電気長Ｌ１は、必ずしも図８に示すように電気長Ｌ２より長い必要はなく、式（５）を満たす限り電気長Ｌ２より短くてもよい。
【0083】
［３．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。本実施形態は、第１の実施形態又はその変形例に係る光変調器１を搭載した光送信装置６０である。図９は、本実施形態に係る光送信装置６０の構成を示す図である。この光送信装置６０は、光変調器１と、光源６１と、変調信号生成部６２と、を有する。変調信号生成部６２は、光変調器１に変調動作を行わせるための高周波信号（変調信号）を生成する電子回路である。変調信号生成部６２は、例えば、外部から与えられる送信データに基づき、光変調器１が備える光変調素子３の４つの信号電極４１に対応する４つの変調信号を、それぞれ差動信号の形で光変調器１に入力する。これにより、光変調器１は、入力光ファイバ６から入射される光源６１からの光を変調し、出力光ファイバ７を介して変調光を出力する。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態又はその変形例に係る光変調器１を搭載した光送信装置６０である。図９は、本実施形態に係る光送信装置６０の構成を示す図である。この光送信装置６０は、光変調器１と、光源６１と、変調信号生成部６２と、を有する。変調信号生成部６２は、光変調器１に変調動作を行わせるための高周波信号（変調信号）を生成する電子回路である。変調信号生成部６２は、例えば、外部から与えられる送信データに基づき、光変調器１が備える光変調素子３の４つの信号電極４１に対応する４つの変調信号を、それぞれ差動信号の形で光変調器１に入力する。これにより、光変調器１は、入力光ファイバ６から入射される光源６１からの光を変調し、出力光ファイバ７を介して変調光を出力する。
【0084】
上記構成の光送信装置６０では、上述した光変調器１を用いているので、例えば半導体光変調器用に製造された安価な差動信号出力素子を駆動回路素子１７として流用して装置全体を安価に構成しつつ、光変調動作の安定動作を低消費電力で実現して、そのサイズを小型化することができる。
【0085】
［４．他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態の構成およびその代替構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
なお、本発明は上記実施形態の構成およびその代替構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【0086】
例えば、駆動回路素子１７が出力する差動信号のうち光変調素子３の駆動に用いられない方の高周波信号を終端する第２終端抵抗１８は、上述した実施形態では、中継基板１４上に実装されるものとしたが、図１０に示す駆動回路素子１７－１のように、当該素子の内部に備えられていてもよい。この場合には、第２出力部５１は、駆動回路素子１７の出力端子ではなく、駆動回路素子１７－１が含む駆動回路の高周波信号出力の出力点５１－１として定義され、出力点５１－１から第２終端抵抗１８までの間に高周波伝送路５２が設けられる構成となり得る。
【0087】
また、駆動回路素子１７は、上述した実施形態では互いに位相が反転した２つの高周波信号で構成される差動信号を出力するものとしたが、同位相の複数の高周波信号を出力するものであってもよい。この場合でも、そのような複数の高周波信号の一部を用いて光変調素子３を駆動する場合には、上述した実施形態のように、光変調素子３の駆動に用いる高周波信号の終端抵抗の抵抗値に対し、上記駆動に用いない高周波信号の終端抵抗の抵抗値を大きくすることで、光変調素子３の駆動に用いられない高周波信号として消費される電力を低減することができる。また、同位相の複数の高周波信号を出力する駆動回路素子の場合でも、信号電極４１を、上述の実施形態及び又はその変形例に示した構成とすることで、駆動回路素子の動作の不安定化を回避することができる。
【0088】
なお、上述した第１実施形態及びその変形例、並びに上述した実施形態は、構成に矛盾を生じない限り、任意に組み合わせて用いることが可能である。例えば、第１実施形態と上述した変形例２から７の全て又は任意の一部を組みあわせて光変調器を構成してもよく、変形例１と、変形例２から７の全て又は任意の一部を組みあわせて光変調器を構成してもよい。
【0089】
［５．上記実施形態によりサポートされる構成］
上記の実施形態および変形例は、以下の構成をサポートする。
上記の実施形態および変形例は、以下の構成をサポートする。
【0090】
（構成１）基板に形成された光導波路及び前記光導波路を伝搬する光波を制御する信号電極を備えた光導波路素子と、２つの高周波信号を出力する駆動回路と、前記駆動回路からの２つの高周波信号出力をそれぞれ終端する２つの終端抵抗と、を備える光変調器であって、前記駆動回路の一方の高周波信号の出力は、前記光導波路素子の前記信号電極を伝搬し、一方の前記終端抵抗である第１終端抵抗により終端され、前記駆動回路の他方の高周波信号の出力は、他方の前記終端抵抗である第２終端抵抗により終端され、前記第１終端抵抗の抵抗値は、前記第２終端抵抗の抵抗値より小さく、前記信号電極は、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間を含む、光変調器。
構成１の光変調器によれば、第１終端抵抗の抵抗値を第２終端抵抗の抵抗値より小さくすることで、駆動回路から出力される高周波電力を信号電極へより多く供給して、駆動回路の消費電力を低減することができる。また、信号電極を、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間で構成するので、信号電極内に複数のインピーダンス不連続点を設けて、それぞれのインピーダンス不連続点で発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。このため構成１の光変調器では、光変調動作の安定動作を確保しつつ、光変調器としての消費電力を低減して、そのサイズを小型化することができる。
構成１の光変調器によれば、第１終端抵抗の抵抗値を第２終端抵抗の抵抗値より小さくすることで、駆動回路から出力される高周波電力を信号電極へより多く供給して、駆動回路の消費電力を低減することができる。また、信号電極を、互いに異なる一定のインピーダンスを有する複数の区間で構成するので、信号電極内に複数のインピーダンス不連続点を設けて、それぞれのインピーダンス不連続点で発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。このため構成１の光変調器では、光変調動作の安定動作を確保しつつ、光変調器としての消費電力を低減して、そのサイズを小型化することができる。
【0091】
（構成２）前記信号電極は、前記信号電極の前記高周波信号の伝搬方向に沿ってインピーダンスが段階的に減少するように配された少なくとも３つの前記区間を含む、構成１に記載の光変調器。
構成２の光変調器によれば、信号電極の内部において、インピーダンスを減少方向に変化させるためのインピーダンスの不連続点を少なくとも２箇所確保することができるので、それぞれのインピーダンス不連続点に発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。
構成２の光変調器によれば、信号電極の内部において、インピーダンスを減少方向に変化させるためのインピーダンスの不連続点を少なくとも２箇所確保することができるので、それぞれのインピーダンス不連続点に発生する反射高周波信号の大きさを抑制することができる。
【0092】
（構成３）前記区間の少なくとも一つは、前記高周波信号が前記光導波路を伝搬する光波に作用する作用部を含み、前記作用部を含む前記区間は、前記複数の区間の中で最も低いインピーダンスを有する最低インピーダンス区間である、構成１または２に記載の光変調器。
構成３の光変調器によれば、光導波路を伝搬する光波と信号電極を伝搬する高周波信号との相互作用をより強めることができ、光変調素子に光変調動作を行わせるために必要な駆動電力をより低減する事ができる。
構成３の光変調器によれば、光導波路を伝搬する光波と信号電極を伝搬する高周波信号との相互作用をより強めることができ、光変調素子に光変調動作を行わせるために必要な駆動電力をより低減する事ができる。
【0093】
（構成４）前記複数の区間のうち最も低いインピーダンスを有する区間である最低インピーダンス区間の、前記高周波信号の周波数帯における第１電気長は、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記周波数帯における第２電気長より長い、構成１ないし３のいずれかに記載の光変調器。
構成４の光変調器によれば、最低インピーダンス区間の、高周波信号の伝搬方向に沿って下流の端部におけるインピーダンス不連続点で発生した反射高周波信号は、駆動回路に入射する際の位相が、第２終端抵抗において発生して駆動回路の第２出力部に入射する反射高周波信号の位相に対してずれることとなるので、駆動回路の動作の不安定化をより効果的に抑制することができる。
構成４の光変調器によれば、最低インピーダンス区間の、高周波信号の伝搬方向に沿って下流の端部におけるインピーダンス不連続点で発生した反射高周波信号は、駆動回路に入射する際の位相が、第２終端抵抗において発生して駆動回路の第２出力部に入射する反射高周波信号の位相に対してずれることとなるので、駆動回路の動作の不安定化をより効果的に抑制することができる。
【0094】
（構成５）前記最低インピーダンス区間の前記第１電気長は、前記複数の区間のそれぞれの前記周波数帯における電気長の中で最も長い、構成４に記載の光変調器。
構成５の光変調器によれば、最低インピーダンス区間の電気長が最も長いため、最低インピーダンス区間の下流端部のインピーダンス不連続点で発生した反射高周波信号は、より大きく減衰すると共に、インピーダンス不連続点で発生する反射高周波信号に比べて、駆動回路に入射する際の位相が、第２出力部に入射する反射高周波信号の位相に対してずれることとなる。したがって、構成５の光変調器によれば、駆動回路の動作の不安定化を更に効果的に抑制することができる。
構成５の光変調器によれば、最低インピーダンス区間の電気長が最も長いため、最低インピーダンス区間の下流端部のインピーダンス不連続点で発生した反射高周波信号は、より大きく減衰すると共に、インピーダンス不連続点で発生する反射高周波信号に比べて、駆動回路に入射する際の位相が、第２出力部に入射する反射高周波信号の位相に対してずれることとなる。したがって、構成５の光変調器によれば、駆動回路の動作の不安定化を更に効果的に抑制することができる。
【0095】
（構成６）前記駆動回路と前記第２終端抵抗の間に、前記高周波信号を減衰させる減衰部を有する、構成１ないし５のいずれかに記載の光変調器。
構成６の光変調器によれば、第２終端抵抗において発生した反射高周波信号は、駆動回路の第２出力部に至るまでの間に減衰部により減衰されるので、駆動回路の動作の不安定化がより効果的に抑制され得る。
構成６の光変調器によれば、第２終端抵抗において発生した反射高周波信号は、駆動回路の第２出力部に至るまでの間に減衰部により減衰されるので、駆動回路の動作の不安定化がより効果的に抑制され得る。
【0096】
（構成７）前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長は、前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記周波数帯における第３電気長の２倍以上の長さである、構成１ないし６のいずれかに記載の光変調器。
構成７の光変調器によれば、第２終端抵抗において発生して駆動回路の第２出力部に戻る反射高周波信号は、第１終端抵抗において発生して駆動回路の第１出力部に戻る反射高周波信号に対して、位相が２倍以上ずれることとなるので、これらの反射高周波信号が駆動回路の内部で干渉することによる当該駆動回路における動作の不安定化が抑制され得る。
構成７の光変調器によれば、第２終端抵抗において発生して駆動回路の第２出力部に戻る反射高周波信号は、第１終端抵抗において発生して駆動回路の第１出力部に戻る反射高周波信号に対して、位相が２倍以上ずれることとなるので、これらの反射高周波信号が駆動回路の内部で干渉することによる当該駆動回路における動作の不安定化が抑制され得る。
【0097】
（構成８）前記駆動回路の前記一方の高周波信号を出力する第１出力部から前記第１終端抵抗までの前記周波数帯における第３電気長Ｌ１と、前記駆動回路の他方の前記高周波信号を出力する第２出力部から前記第２終端抵抗までの、前記高周波信号の周波数帯における第２電気長Ｌ２と、の差の絶対値は、前記高周波信号の平均波長λに対し、｜Ｌ１－Ｌ２｜＞λ／２の関係を有する、構成１ないし６のいずれかに記載の光変調器。
構成８の光変調器によれば、｜Ｌ１－Ｌ２｜がλ／２に等しい状態、すなわち、駆動回路に戻る２つの反射高周波信号の互いの位相が最も合いやすく且つ駆動回路に戻るまでにこれら２つの反射高周波信号が受ける減衰量が最も少ない状態を回避して、これらの反射高周波信号が駆動回路の動作に影響を与えてしまうのを回避することができる。
構成８の光変調器によれば、｜Ｌ１－Ｌ２｜がλ／２に等しい状態、すなわち、駆動回路に戻る２つの反射高周波信号の互いの位相が最も合いやすく且つ駆動回路に戻るまでにこれら２つの反射高周波信号が受ける減衰量が最も少ない状態を回避して、これらの反射高周波信号が駆動回路の動作に影響を与えてしまうのを回避することができる。
【0098】
（構成９） 構成１ないし８のいずれかに記載の光変調器と、前記光導波路素子に変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成する電子回路と、を備える光送信装置。
構成９の光送信装置によれば、構成１ないし８のいずれかに記載の光変調器を用いているので、装置全体を安価に構成しつつ、光変調動作の安定動作を低消費電力で実現して、そのサイズを小型化することができる。
構成９の光送信装置によれば、構成１ないし８のいずれかに記載の光変調器を用いているので、装置全体を安価に構成しつつ、光変調動作の安定動作を低消費電力で実現して、そのサイズを小型化することができる。
【符号の説明】
【0099】
１…光変調器、２…筐体、３…光変調素子、４、５…信号ピン、６…入力光ファイバ、７…出力光ファイバ、８、９…サポート、１０、１１、１３…レンズ、１２…光学ユニット、１４…中継基板、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ…第１終端抵抗、１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ…第２終端抵抗、１６…終端器、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ…駆動回路素子、３０…基板、３１…光導波路、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…辺、３３…入力導波路、３４…分岐導波路、３５、３５ａ、３５ｂ…ネスト型マッハツェンダ型光導波路、３６ａ、３６ｂ…出力導波路、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂ…マッハツェンダ型光導波路、３７ａ１、３７ａ２、３７ｂ１、３７ｂ２、３８ａ１、３８ａ２、３８ｂ１、３８ｂ２…並行導波路、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…バイアス電極、４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ…信号電極、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ…パッド、５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ…第１出力部、５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ…第２出力部、５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ…高周波伝送路、５４…減衰部、６０…光送信装置、６１…光源、６２…変調信号生成部、ＡＰ…作用部、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…区間。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】