特開 2024-70167 光変調器、光送信器及び光変調器のバイアス電圧調整方法

(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】P2024070167

(43)【公開日】2024-05-22

(54)【発明の名称】光変調器、光送信器及び光変調器のバイアス電圧調整方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20240515BHJP

【ＦＩ】

G02F1/01 B

G02F1/01 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022180613

(22)【出願日】2022-11-10

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】清水 隆徳

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA03

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA20

2K102DA04

2K102DB05

2K102DD03

2K102DD05

2K102EA02

2K102EA25

2K102EB20

2K102EB22

2K102EB29

(57)【要約】

【課題】簡易な信号測定によってバイアス電圧を調整可能な光変調器を提供する。
【解決手段】ＭＺ光変調器１０１には、２本のアームの一方にＭＺ光変調器１０が配置され、他方にＭＺ光変調器２０が配置される。光検出器３１は、ＭＺ光変調器１０からの変調光Ｌ１をモニタし、モニタ結果を示すモニタ信号Ｍ１を出力する。光検出器３２は、ＭＺ光変調器２０からの変調光Ｌ２をモニタし、モニタ結果を示すモニタ信号Ｍ２を出力する。光検出器３３は、ＭＺ光変調器１０１からの光信号Ｌ３をモニタし、モニタ結果を示すモニタ信号Ｍ３を出力する。バイアス生成部１は、モニタ信号Ｍ１～Ｍ３に基づいて、前記第１～第３のＭＺ光変調器に与えるバイアス電圧Ｖ１～Ｖ３のそれぞれを独立して調整する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２本のアームの一方に第１のマッハツェンダ型光変調器が配置され、前記２本のアームの他方に第２のマッハツェンダ型光変調器が配置される、第３のマッハツェンダ型光変調器と、
前記第１のマッハツェンダ型光変調器からの第１の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第１のモニタ信号を出力する第１の光検出器と、
前記第２のマッハツェンダ型光変調器からの第２の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第２のモニタ信号を出力する第２の光検出器と、
前記第３のマッハツェンダ型光変調器からの第３の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第３のモニタ信号を出力する第３の光検出器と、
前記第１～第３のモニタ信号に基づいて、前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器に与える第１～第３のバイアス電圧のそれぞれを独立して調整するバイアス電圧生成部と、を備える、
光変調器。

【請求項2】

前記バイアス電圧生成部は、前記第１及び第２のバイアス電圧を調整した後に、前記第３のバイアス電圧を調整する、
請求項１に記載の光変調器。

【請求項3】

前記光変調器及び前記光検出器は、同じ半導体基板上に形成される半導体装置として構成される、
請求項１又は２に記載の光変調器。

【請求項4】

前記第３のマッハツェンダ型光変調器に光を出力する光源は半導体装置として構成され、前記光変調器及び前記光検出器と、前記同じ半導体基板上に形成される、
請求項３に記載の光変調器。

【請求項5】

前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器のそれぞれの出力端に配置された２入力２出力の第１～第３のカプラをさらに備え、
前記第１の光検出器は、前記第１のカプラの一方の出力からの前記第１の出力光を検出し、
前記第２の光検出器は、前記第２のカプラの一方の出力からの前記第２の出力光を検出し、
前記第３の光検出器は、前記第３のカプラの一方の出力からの前記第３の出力光を検出し、
前記第１のカプラの他方の出力は前記第３のカプラの一方の入力と接続され、前記第２のカプラの他方の出力は前記第３のカプラの他方の入力と接続され、
前記第３のカプラの出力の他方からは、前記光変調器の出力光が出力される、
請求項１又は２に記載の光変調器。

【請求項6】

前記第１～第３の光検出器のそれぞれは、前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器ごとのモニタを行い、他のマッハツェンダ型光変調器のモニタ結果を含む信号を出力しない、
請求項１又は２に記載の光変調器。

【請求項7】

前記第１及び第２の出力光は、前記第１及び第２の出力光が前記第３のマッハツェンダ型光変調器によって合波されて前記第３の出力光となった後に、前記第３の光検出器が前記第１及び第２のマッハツェンダ型光変調器に与える前記第１及び第２のバイアス電圧を調整するために検出する信号を含まない、
請求項１又は２に記載の光変調器。

【請求項8】

光源と、
前記光源からの光を変調して光信号を出力する光変調器と、を備え、
前記光変調器は、
２本のアームの一方に第１のマッハツェンダ型光変調器が配置され、前記２本のアームの他方に第２のマッハツェンダ型光変調器が配置される、第３のマッハツェンダ型光変調器と、
前記第１のマッハツェンダ型光変調器からの第１の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第１のモニタ信号を出力する第１の光検出器と、
前記第２のマッハツェンダ型光変調器からの第２の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第２のモニタ信号を出力する第２の光検出器と、
前記第３のマッハツェンダ型光変調器からの第３の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第３のモニタ信号を出力する第３の光検出器と、
前記第１～第３のモニタ信号に基づいて、前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器に与える第１～第３のバイアス電圧のそれぞれを独立して調整するバイアス電圧生成部と、を備える、
光送信器。

【請求項9】

２本のアームの一方に第１のマッハツェンダ型光変調器が配置され、前記２本のアームの他方に第２のマッハツェンダ型光変調器が配置される、第３のマッハツェンダ型光変調器において、
前記第１のマッハツェンダ型光変調器からの第１の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第１のモニタ信号を出力し、
前記第２のマッハツェンダ型光変調器からの第２の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第２のモニタ信号を出力し、
前記第３のマッハツェンダ型光変調器からの第３の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第３のモニタ信号を出力し、
前記第１～第３のモニタ信号に基づいて、前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器に与える第１～第３のバイアス電圧のそれぞれを独立して調整する、
光変調器のバイアス電圧調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光変調器、光送信器及び光変調器のバイアス電圧調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を所定の変調方式で変調して光信号を送信するにあたり、各種に光変調器が用いられている。例えば、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）信号を送信する場合には、Ｉチャネル（Inphase Channel）及びＱチャネル（Quadrature Channel）のそれぞれに１つのマッハツェンダ（ＭＺ：Mach-Zehnder）型光変調器（以下、ＭＺ変調器）を設け、２つのＭＺ光変調器を合波して光信号を送信する構成が知られている（特許文献１及び２）。

【0003】

例えば、光変調器の出力に１つのモニタ用フォトダイオードを接続し、出力光の強度をモニタして、バイアス点変動による出力ずれが小さくなるようにバイアス電圧をフィードバック制御する構成が提案されている（特許文献１）。この構成では、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３、以下ＬＮ）光変調器が２つのＭＺ光変調器を有し、２つのＭＺ光変調器の出力光を合波した光を光信号として出力している。そのため、２つのＭＺ光変調器のそれぞれに与えるバイアス電圧に加え、２つのＭＺ光変調器の出力光を合波する前に一方の出力光の位相を調整するためのバイアス電圧を調整する必要がある。よって、この構成では、１つのモニタ用フォトダイオードのみで検出した情報に基づいて、これらのバイアス電圧を調整している。

【0004】

また、１つのモニタ用フォトダイオードの情報だけから、これらのバイアス電圧を調整するために、各ＭＺ光変調器の出力光にディザ（ｄｉｔｈｅｒ）信号などのバイアス電圧調整用の信号を重畳して、バイアス点の変化を検知する手法も提案されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２１／１１７１５９号

【特許文献2】特開２０１３－１６８４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１及び２にかかる構成では、光変調器としてＬＮ光変調器を用いており、ＬＮ光変調器の外部にモニタ用フォトダイオードを接続しなければならないため、全体のサイズが大きくなってしまう。よって、これらを１つのパッケージ内に収めようとしても、パッケージサイズが大きくなってしまい、その結果、コストも高くなってしまう。

【0007】

また、各ＭＺ光変調器の出力光にディザ信号などのバイアス電圧調整用の信号を重畳する場合には、高性能な検出器や測定機材、高度な波形信号処理技術が必要となり、さらなる高コスト化を招いてしまう。

【0008】

本開示は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、簡易な信号測定によってバイアス電圧を調整可能な光変調器を提供することを提案する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様である光変調器は、２本のアームの一方に第１のマッハツェンダ型光変調器が配置され、前記２本のアームの他方に第２のマッハツェンダ型光変調器が配置される、第３のマッハツェンダ型光変調器と、前記第１のマッハツェンダ型光変調器からの第１の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第１のモニタ信号を出力する第１の光検出器と、前記第２のマッハツェンダ型光変調器からの第２の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第２のモニタ信号を出力する第２の光検出器と、前記第３のマッハツェンダ型光変調器からの第３の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第３のモニタ信号を出力する第３の光検出器と、前記第１～第３のモニタ信号に基づいて、前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器に与える第１～第３のバイアス電圧のそれぞれを独立して調整するバイアス電圧生成部と、を備えるものである。

【0010】

本開示の一態様である光送信器は、光源と、前記光源からの光を変調して光信号を出力する光変調器と、を備え、前記光変調器は、２本のアームの一方に第１のマッハツェンダ型光変調器が配置され、前記２本のアームの他方に第２のマッハツェンダ型光変調器が配置される、第３のマッハツェンダ型光変調器と、前記第１のマッハツェンダ型光変調器からの第１の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第１のモニタ信号を出力する第１の光検出器と、前記第２のマッハツェンダ型光変調器からの第２の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第２のモニタ信号を出力する第２の光検出器と、前記第３のマッハツェンダ型光変調器からの第３の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第３のモニタ信号を出力する第３の光検出器と、前記第１～第３のモニタ信号に基づいて、前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器に与える第１～第３のバイアス電圧のそれぞれを独立して調整するバイアス電圧生成部と、を備えるものである。

【0011】

本開示の一態様である光変調器のバイアス電圧調整方法は、２本のアームの一方に第１のマッハツェンダ型光変調器が配置され、前記２本のアームの他方に第２のマッハツェンダ型光変調器が配置される、第３のマッハツェンダ型光変調器において、前記第１のマッハツェンダ型光変調器からの第１の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第１のモニタ信号を出力し、前記第２のマッハツェンダ型光変調器からの第２の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第２のモニタ信号を出力し、前記第３のマッハツェンダ型光変調器からの第３の出力光をモニタし、モニタ結果を示す第３のモニタ信号を出力し、前記第１～第３のモニタ信号に基づいて、前記第１～第３のマッハツェンダ型光変調器に与える第１～第３のバイアス電圧のそれぞれを独立して調整するものである。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、簡易な信号測定によってバイアス電圧を調整可能な光変調器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態１にかかる光送信器の構成を模式的に示す図である。

【図2】実施の形態１にかかる光変調器の構成を模式的に示す図である。

【図3】実施の形態１にかかる光変調器の構成をより詳細に示す図である。

【図4】実施の形態１にかかる光変調器のバイアス電圧調整動作のフローチャートである。

【図5】実施の形態１にかかる光変調器のバイアス電圧調整動作の変形例のフローチャートである。

【図6】実施の形態２にかかる光送信器の上面図を模式的に示す図である。

【図7】実施の形態２にかかる光送信器の側面図を模式的に示す図である。

【図8】実施の形態２にかかる光送信器の上面図を模式的に示す図である。

【図9】実施の形態２にかかる光送信器の側面図を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

【0015】

実施の形態１
実施の形態１にかかる光送信器１０００について説明する。光送信器１０００は、外部の通信ホストである光伝送装置などから入力される制御信号やデータ信号に応じて、光信号を送信する。光送信器１０００が送信する光信号は特に限定されるものではないが、本実施の形態では、光送信器１０００は、例えば、ＱＰＳＫ信号などを送信可能なものとして構成することができる。また、振幅を多値化して直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）信号としてもよい。

【0016】

図１に、実施の形態１にかかる光送信器１０００の構成を模式的に示す。光送信器１０００は、光変調器１００及び光源２を有する。光変調器１００と光源２とは、光導波路ＷＧ０で接続される。

【0017】

光源２は、例えば、半導体光素子とリング共振器とで構成される波長可変光モジュールなどとして構成され、光導波路ＷＧ０を介して光変調器１００へ、レーザ光である光Ｌ０を出力する。なお、光源２は、これに限られるものではなく、レーザ光を出力する半導体レーザなどの各種の発光素子及び光源モジュールを用いることができる。

【0018】

図２に、実施の形態１にかかる光変調器１００の構成を模式的に示す。光変調器１００は、ＭＺ光変調器１０１、バイアス生成部１及び光検出器３１～３３を有する。ＭＺ光変調器１０１は、２本のアームのそれぞれに、ＭＺ光変調器１０及び２０が配置されたものとして構成される。なお、以下では、ＭＺ光変調器１０を第１のＭＺ光変調器、ＭＺ光変調器２０を第２のＭＺ光変調器、ＭＺ光変調器１０１を第３のＭＺ光変調器とも称する。

【0019】

ＭＺ光変調器１０１は、半導体光変調器や、ＬＮ基板上に作製されたＬＮ光変調器などの、各種の光変調器を適用することができる。

【0020】

図３に、実施の形態１にかかる光変調器１００の構成をより詳細に示す。ＭＺ光変調器１０１は、ＭＺ光変調器１０及び２０、光カプラＣ０～Ｃ３、Ｃ１０及びＣ２０、位相変調領域Ｐ３、及び、複数の光導波路を有するものとして構成される。なお、以下では、光カプラＣ１～Ｃ３を、それぞれ第１～第３の光カプラとも称する。

【0021】

バイアス生成部１は、光検出器３１～３３からそれぞれ出力されるモニタ信号Ｍ１～Ｍ３に基づいて、ＭＺ光変調器１０及び２０と、位相変調領域Ｐ３とに、バイアス電圧を印加する。なお、以下では、光検出器３１～３３を、それぞれ第１～第３の光検出器とも称する。モニタ信号Ｍ１～Ｍ３を、それぞれ第１～第３のモニタ信号とも称する。バイアス電圧Ｖ１～Ｖ３を、それぞれ第１～第３のバイアス電圧とも称する。

【0022】

光源２からの光Ｌ０は、光導波路ＷＧ０を伝搬し、１入力２出力の光カプラＣ０によって、光導波路ＷＧ１及びＷＧ２に分岐される。

【0023】

ＭＺ光変調器１０及び２０は、光導波路からなる２本のアームに設けられた位相変調領域にデータ信号を印加することで、所定の変調方式で変調された変調光を出力する、同じ構成を有するマッハツェンダ型光変調器として構成される。

【0024】

位相変調領域とは、光導波路上に形成された電極を有する領域である。この電極に電気信号、例えば電圧信号がデータ信号として印加すると、電極の下の光導波路の実効屈折率が変化する。これにより、光導波路の実質的な光路長が変化するので、光導波路を通過する光の位相が変化する。その結果、２本の光導波路の間を伝搬する光の間に位相差を与えることで、出力光を変調することができる。また、位相変調領域にバイアス電圧を印加することで、マッハツェンダ型光変調器の動作点を調整することが可能である。

【0025】

ＭＺ光変調器１０は、入力側に１入力２出力の光カプラＣ１０が配置され、出力側に２入力２出力の光カプラＣ１が配置され、これらの間に、光導波路ＷＧ１１及びＷＧ１２が並列に接続される。つまり、光導波路ＷＧ１１によって光カプラＣ１０の一方の出力と光カプラＣ１の一方の入力とが接続され、光導波路ＷＧ１２によって光カプラＣ１０の他方の出力と光カプラＣ１の他方の入力とが接続される。光導波路ＷＧ１１には位相変調領域Ｐ１１が設けられ、光導波路ＷＧ１２には位相変調領域Ｐ１２が設けられる。

【0026】

光変調器へのデータ信号及びバイアス電圧を印加する方法は様々であるが、本実施の形態では、位相変調領域Ｐ１１にデータ信号Ｄ１が印加され、位相変調領域Ｐ１２には、バイアス生成部１によって、バイアス電圧Ｖ１が印加されるものとする。なお、光変調器１００が光信号Ｌ３としてＱＰＳＫ信号を出力する場合、データ信号Ｄ１は、例えば、Ｉチャネルにかかる信号を変調するデータ信号としてもよい。

【0027】

光カプラＣ０の一方の出力と光カプラＣ１０の入力との間は、光導波路ＷＧ１によって接続される。これにより、光カプラＣ１０に入力された光Ｌ０は、光導波路ＷＧ１１及びＷＧ１２に分岐される。光導波路ＷＧ１１を伝搬する光Ｌ０は位相変調領域Ｐ１１に印加されるデータ信号Ｄ１に応じて変調され、光カプラＣ１へ出力される。光導波路ＷＧ１２を伝搬する光Ｌ０は位相変調領域Ｐ１２に印加されるバイアス電圧Ｖ１に応じて位相が調整されて、光カプラＣ１へ出力される。

【0028】

光カプラＣ１は、光導波路ＷＧ１１及びＷＧ１２から入力された光を合波し、合波した変調光Ｌ１を光導波路ＷＧ１３及びＷＧ１４へ分岐する。なお、以下では、変調光Ｌ１を、第１の出力光とも称する。

【0029】

光検出器３１は、光導波路ＷＧ１３によって光カプラＣ１の出力の一方と接続され、変調光Ｌ１が入力される。これにより、光検出器３１は、変調光Ｌ１の強度のモニタ結果を示すモニタ信号Ｍ１を、バイアス生成部１へ出力する。

【0030】

上述の通り、ＭＺ光変調器２０は、ＭＺ光変調器１０と同様の構成を有する。ＭＺ光変調器２０は、入力側に１入力２出力の光カプラＣ２０が配置され、出力側に２入力２出力の光カプラＣ２が配置され、これらの間に、光導波路ＷＧ２１及びＷＧ２２が並列に接続される。つまり、光導波路ＷＧ２１によって光カプラＣ２０の一方の出力と光カプラＣ２の一方の入力とが接続され、光導波路ＷＧ２２によって光カプラＣ２０の他方の出力と光カプラＣ２の他方の入力とが接続される。光導波路ＷＧ２１には位相変調領域Ｐ２１が設けられ、光導波路ＷＧ２２には位相変調領域Ｐ２２が設けられる。

【0031】

光変調器へのデータ信号及びバイアス電圧を印加する方法は様々であるが、本実施の形態では、位相変調領域Ｐ２１にデータ信号Ｄ２が印加され、位相変調領域Ｐ２２には、バイアス生成部１によって、バイアス電圧Ｖ２が印加されるものとする。なお、光変調器１００が光信号Ｌ３としてＱＰＳＫ信号を出力する場合、データ信号Ｄ２は、例えば、Ｑチャネルにかかる信号を変調するデータ信号としてもよい。

【0032】

光カプラＣ０の他方の出力と光カプラＣ２０の入力との間は、光導波路ＷＧ２によって接続される。これにより、光カプラＣ２０に入力された光Ｌ０は、光導波路ＷＧ２１及びＷＧ２２に分岐される。光導波路ＷＧ２１を伝搬する光Ｌ０は位相変調領域Ｐ２１に印加されるデータ信号Ｄ２に応じて変調され、光カプラＣ２へ出力される。光導波路ＷＧ２２を伝搬する光Ｌ０は位相変調領域Ｐ２２に印加されるバイアス電圧Ｖ２に応じて位相が調整されて、光カプラＣ２へ出力される。

【0033】

光カプラＣ２は、光導波路ＷＧ２１及びＷＧ２２から入力された光を合波し、合波した変調光Ｌ２を光導波路ＷＧ２３及びＷＧ２４へ分岐する。なお、以下では、変調光Ｌ２を、第２の出力光とも称する。

【0034】

光検出器３２は、光導波路ＷＧ２４によって光カプラＣ２の出力の一方と接続され、変調光Ｌ２が入力される。これにより、光検出器３２は、変調光Ｌ２の強度のモニタ結果を示すモニタ信号Ｍ２を、バイアス生成部１へ出力する。

【0035】

光カプラＣ１の他方の入力と、２入力２出力の光カプラＣ３の一方の入力と、の間は、光導波路ＷＧ１４により接続される。光カプラＣ２の他方の入力と、光カプラＣ３の他方の入力と、の間は、光導波路ＷＧ２３により接続される。また、光導波路ＷＧ２３には、位相変調領域Ｐ３が設けられる。位相変調領域Ｐ３には、バイアス生成部１によってバイアス電圧Ｖ３が印加される。これにより、光導波路ＷＧ２３を伝搬する変調光Ｌ２は位相変調領域Ｐ３に印加されるバイアス電圧Ｖ３に応じて位相が調整されて、光カプラＣ３へ出力される。

【0036】

光カプラＣ３は、光導波路ＷＧ１４から入力される変調光Ｌ１と光導波路ＷＧ２３から入力される変調光Ｌ２とを合波し、合波した光信号Ｌ３を光導波路ＷＧ１５及びＷＧ２５へ分岐する。光導波路ＷＧ１５に分岐された光信号Ｌ３は、光変調器１００の外部へ送信される。なお、以下では、光信号Ｌ３を、第３の出力光とも称する。

【0037】

光検出器３３は、光導波路ＷＧ２５によって光カプラＣ３の出力の一方と接続され、光信号Ｌ３が入力される。これにより、光検出器３３は、光信号Ｌ３の強度のモニタ結果を示すモニタ信号Ｍ３を、バイアス生成部１へ出力する。

【0038】

光検出器３１～３３は、例えば、半導体光検出器として構成される。半導体光検出器は、例えば、入力される光をフォトダイオードで電流信号に変換し、電流信号をトランスインピーダンスアンプなどで電圧信号に変換する半導体回路として構成されてもよい。この場合、出力される電圧信号が、上述のモニタ信号Ｍ１～Ｍ３に対応する。

【0039】

以上より、バイアス生成部１は、モニタ信号Ｍ１を参照してバイアス電圧Ｖ１を調整することで、ＭＺ光変調器１０が出力する変調光Ｌ１の強度を、独立してフィードバック制御することができる。同様に、バイアス生成部１は、モニタ信号Ｍ２を参照してバイアス電圧Ｖ２を調整することで、ＭＺ光変調器２０が出力する変調光Ｌ２の強度を、独立してフィードバック制御することができる。

【0040】

また、バイアス生成部１は、モニタ信号Ｍ３を参照してバイアス電圧Ｖ３を調整することで、光カプラＣ３から出力される光信号Ｌ３の強度を、独立してフィードバック制御することができる。

【0041】

上述した光カプラＣ１～Ｃ３は、本実施の形態では、２入力２出力のＭＭＩ（Multimode Interferometer）カプラ、又は、方向性結合器カプラとして構成することができる。

【0042】

次いで、光変調器１００のバイアス電圧調整動作について説明する。図４に、実施の形態１にかかる光変調器１００のバイアス電圧調整動作のフローチャートを示す。

【0043】

ステップＳ１
バイアス生成部１は、モニタ信号Ｍ１によって、変調光Ｌ１の強度が所定の範囲Ｒ１内に収まっているかをモニタする。

【0044】

ステップＳ２
変調光Ｌ１の強度が所定の範囲Ｒ１内に収まっていない場合、バイアス生成部１は、変調光Ｌ１の強度が所定の範囲Ｒ１内に収まるようにバイアス電圧Ｖ１を調整する。つまり、バイアス生成部１は、ＭＺ光変調器１０から出力される変調光Ｌ１の強度のモニタ結果に基づいて、バイアス電圧Ｖ１を独立的にフィードバック制御できる。

【0045】

ステップＳ３
バイアス生成部１は、モニタ信号Ｍ２によって、変調光Ｌ２の強度が所定の範囲Ｒ２内に収まっているかをモニタする。

【0046】

ステップＳ４
変調光Ｌ２の強度が所定の範囲Ｒ２内に収まっていない場合、バイアス生成部１は、変調光Ｌ２の強度が所定の範囲Ｒ２内に収まるようにバイアス電圧Ｖ２を調整する。つまり、バイアス生成部１は、ＭＺ光変調器２０から出力される変調光Ｌ２の強度のモニタ結果に基づいて、バイアス電圧Ｖ２を独立的にフィードバック制御できる。

【0047】

ステップＳ５
バイアス電圧Ｖ１及びＶ２が所定の範囲に収まっていることを確認した後、バイアス生成部１は、モニタ信号Ｍ３によって、光信号Ｌ３の強度が所定の範囲Ｒ３内に収まっているかをモニタする。

【0048】

ステップＳ６
光信号Ｌ３の強度が所定の範囲Ｒ３内に収まっていない場合、バイアス生成部１は、光信号Ｌ３の強度が所定の範囲Ｒ３内に収まるようにバイアス電圧Ｖ３を調整する。ここでは、変調光Ｌ１及びＬ２は、既に、強度が所定の範囲に収まるように調整された後であるので、バイアス生成部１は、光信号Ｌ３の強度のモニタ結果に基づいて、バイアス電圧Ｖ３を独立的にフィードバック制御できる。

【0049】

なお、バイアス電圧Ｖ１及びＶ２を調整するにあたって、データ信号Ｄ１及びＤ２によって変調光Ｌ１及びＬ２を変調する場合、変調方式は限定されるものではなく、各種の変調方式を適用することができる。また、変調光Ｌ１及びＬ２に、バイアス電圧Ｖ１及びＶ２の調整に用いるためのディザ信号などの各種の信号を重畳してもよい。この場合、出力光Ｌ１及びＬ２がカプラＣ３で合波された光信号Ｌ３を光検出器３３がモニタして出力するモニタ信号Ｍ３に含まれるディザ信号などの各種の信号の成分に基づいて、バイアス生成部１がバイアス電圧Ｖ１及びＶ２を調整できる。なお、上述したように、バイアス生成部１がモニタ信号Ｍ１～Ｍ３のそれぞれに基づいてバイアス電圧Ｖ１～Ｖ３を独立して調整する場合には、出力光Ｌ１及びＬ２にはディザ信号などの各種の信号が重畳されなくともよいことは、言うまでも無い。

【0050】

以上より、本構成によれば、初めに、２つのＭＺ光変調器から出力される変調光の強度をそれぞれ独立して調整する。その後、２つの変調光を合波した光信号の強度を調整できるので、光信号の強度を、２つの変調光の調整動作から切り離して、独立して調整することが可能となる。つまり、本構成によれば、２つの変調光及び光信号の調整のそれぞれを切り離すことで、２つの変調光及び光信号のそれぞれの強度を、独立して、かつ、容易に実行することができる。

【0051】

この調整動作は、ディザ信号などの各種の信号を重畳しなくとも、かつ、複雑な信号処理を要することなく、光の強度をモニタするだけで、簡易に実行することができる点で、有利である。また、この調整動作は、ディザ信号などの各種の信号を重畳したとしても、実行可能であることは、言うまでもない。

【0052】

なお、本構成では、光信号Ｌ３の調整に先立って、変調光Ｌ１及びＬ２の調整が完了していればよいので、変調光Ｌ１にかかるステップＳ１及びＳ２と、変調光Ｌ２にかかるステップＳ３及びＳ４とは、順番を入れ換えてもよい。すなわち、ステップＳ１及びＳ２を実行した後にステップＳ３及びＳ４を実行してもよいし、ステップＳ３及びＳ４を実行した後にステップＳ１及びＳ２を実行してもよい。

【0053】

また、変調光Ｌ１にかかるステップＳ１及びＳ２と、変調光Ｌ２にかかるステップＳ３及びＳ４とは、並行して実行してもよい。図５に、実施の形態１にかかる光変調器１００のバイアス電圧調整動作の変形例のフローチャートを示す。図５においても、光信号Ｌ３の調整に先立って、変調光Ｌ１及びＬ２の調整を完了させることができるので、同様に、２つの変調光Ｌ１及びＬ２と光信号のＬ３との強度を、それぞれ独立して、かつ、容易に実行することができる。

【0054】

実施の形態２
実施の形態２にかかる光送信器について説明する。光送信器においては、光変調器を例えばＬＮ光変調器として構成できる。しかし、この場合、半導体装置として構成される光検出器や光源と同一基板上に集積、換言すれば、基板材料の違いから、ＬＮ光変調器と、光検出器や光源などの半導体装置と、を同じ基板上に同一プロセスで作製することは、原理的に困難である。そのため、光検出器や光源などの半導体装置をＬＮ光変調器とは別個に作製し、後の工程で組み立てる必要がある。

【0055】

さらに、同一基板上に集積できないために、その配置が制限され、光送信器が大型化してしまうという欠点がある。これに対し、近年の光モジュールの小型化要求や、規格によって制限された光モジュールの筐体内に光送信器を含む必要な部品を実装する上で、光送信器の小型化が望まれる。

【0056】

一方で、光変調器として、シリコンやリン化インジウム（ＩｎＰ）などの半導体材料からなる光導波路によって構成された半導体光変調器を用いることも可能である。この場合、光変調器、光検出器及び光源を、同じ半導体材料の基板上に同一プロセスにて容易に作製することが可能となる。図６に、実施の形態２にかかる光送信器２０００の上面図を模式的に示す。図７に、実施の形態２にかかる光送信器２０００の側面図を模式的に示す。光送信器２０００においては、光変調器１００と光源２とが、１つの半導体基板２１０上に形成されている。

【0057】

半導体基板２１０を覆う保護部材２１１上には、バイアス生成部１が搭載される。保護部材２１１は、例えば、光導波路コアに対する導波路クラッドとして構成される。バイアス生成部１は、ＭＺ光変調器１０及び２０及び光検出器３１～３３とビア配線で接続される。図７では、簡略化のため、バイアス生成部１とＭＺ光変調器１０とを接続するビア配線を符号２１２で、バイアス生成部１と光検出器３１及び３３のそれぞれとを接続するビア配線を符号２１３及び２１４で表示している。

【0058】

図７は、光送信器２０００の模式的な側面図であり、簡略化のため、ＭＺ光変調器２０及び光検出器３２の表示を省略し、かつ、各光導波路については符号ＷＧにて表示している。なお、図７では省略しているが、ＭＺ光変調器２０及び光検出器３２についても、バイアス生成部１とビア配線で接続されていることは、言うまでも無い。

【0059】

本構成によれば、光変調器、光検出器及び光源のレイアウトの自由度が増すため、ＬＮ光変調器の場合と比べて、これらをより稠密に集積することが可能となる。その結果、光送信器を小型化することが可能となる。

【0060】

また、ＭＺ光変調器、光検出器及び光源を同一プロセスで一括して作製することができるので、ＬＮ光変調器を用いる場合と比べて、光送信器の製造に要する時間を短出することができる。本構成では、光変調器に３つの光検出器を追加して形成することになるが、同一の半導体プロセスで光源、ＭＺ光検出器及び光検出器を一括形成できるので、光検出器を形成しない場合と比較して、大きなコスト増加を招くことなく実現することができる。

【0061】

さらに、上述のように、光送信器の小型化及び作製時間の削減により、製造コストの削減も実現することができる。

【0062】

なお、用途によっては、光源２と光変調器１００とを分離して、所望の光源と光変調器とを柔軟に組み合わせたいニーズが有ることも考え得る。この場合、使用する波長に応じて光源を選択し、選択した光源２と、光変調器１００と、をキャリア基板上に実装することで、光送信器を作製することができる。

【0063】

図８に、実施の形態２にかかる光送信器２００１の上面図を模式的に示す。図９に、実施の形態２にかかる光送信器２００１の側面図を模式的に示す。光送信器２００１においては、キャリア基板２３０上に、光源２と及び半導体基板２２０が搭載される。光変調器１００は、１つの半導体基板２２０上に形成されている。言うまでもないが、光源２と、光変調器１００の光導波路ＷＧ０とは、光Ｌ０を伝送可能に調芯される。光送信器２００１のその他の構成は、光送信器２０００と同様であるので、重複する説明は省略する。

【0064】

本構成によれば、同じ半導体基板上に光源を集積できないものの、光変調器１００内のＭＺ変調器や光検出器のレイアウトの自由度は増すため、ＬＮ光変調器の場合と比べて、これらをより稠密に集積することが可能となる。その結果、光送信器を小型化することが可能となる。

【0065】

また、光送信器を小型化し、かつ、作製時間を削減することで、製造コストの削減も実現することができる。

【0066】

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の光変調器は、単独で用いるだけでなく、複数個を並列配置したり、縦続配置したりしてもよい。この場合でも、各光変調器においては、上述のように、３つのバイアス電圧を独立して調整することが可能である。

【0067】

また、上述の半導体装置及び半導体基板は、特定の半導体材料に限られるものではなく、シリコンやＩｎＰなどの任意の半導体材料を用いることができる。
光検出器は、フォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとを有するものとして説明したが、これは例示に過ぎず、光を検出できる限り任意の構成としてもよい。

【0068】

ＭＺ光変調器１０及び２０に対するデータ信号及びバイアス電圧の印加は上述の実施の形態に限られるものではなく、同様の動作を実現できる限り、ＭＺ光変調器１０及び２０は、他の構成としてもよい。例えば、特許文献１のように、ＭＺ変調器１０及び２０の位相調整領域は、各アームにおいて、一方の電極をデータ信号用、他方をバイアス電圧用の２電極として、各アームのデータ信号用電極を対として差動のデータ信号を印加できるようにしてもよい。

【0069】

位相変調領域Ｐ３は、光導波路ＷＧ２３上に設けられるものとして説明したが、これは例示に過ぎない。位相変調領域Ｐ３は、例えば、光導波路ＷＧ１４上に設けられてもよいし、ＭＺ光変調器１０１バイアス電圧を印加できる限り、適宜他の位置に配置してもよい。

【符号の説明】

【0070】

１ バイアス生成部
２ 光源
１０、２０、１０１ ＭＺ光変調器
３１～３３ 光検出器
１００ 光変調器
２１０、２２０ 半導体基板
２１１ 保護部材
２１２～２１４ ビア配線
２３０ キャリア基板
１０００、２０００、２００１ 光送信器
Ｃ０～Ｃ４、Ｃ１０、Ｃ２０ 光カプラ
Ｄ１、Ｄ２ データ信号
Ｌ０ 光
Ｌ１、Ｌ２ 変調光
Ｌ３ 光信号
Ｍ１～Ｍ３ モニタ信号
Ｐ３、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２ 位相変調領域
Ｖ１～Ｖ３ バイアス信号
ＷＧ、ＷＧ０～ＷＧ２、ＷＧ１１～ＷＧ１５、ＷＧ２１～ＷＧ２５ 光導波路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】