特許 7533856 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】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】光変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/03 20060101AFI20240806BHJP

   G02F 1/035 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

G02F1/03 505

G02F1/035

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020091684

(22)【出願日】2020-05-26

(65)【公開番号】P2021189227

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-01-30

(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】丸山 眞示

(72)【発明者】

【氏名】牧野 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】酒井 喜充

(72)【発明者】

【氏名】久保田 嘉伸

【審査官】山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０７１２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１８５９７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０９２７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０６４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２０９５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－７／００

Ｇ０２Ｂ ６／１２－６／１４

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パッケージの一辺から光信号が入出力される光変調器において、
前記パッケージの内部に、
前記光信号を導波路に沿って光変調し、前記光信号の入力導波路と出力導波路のうち一方が前記パッケージの前記一辺に対向する一端に導出され、他方が前記一端と直交する前記一端側の側面に導出されるよう前記導波路が前記一端側に折り返されたチップと、
前記チップの前記一端と前記パッケージの前記一辺との間に配置され、前記入力導波路と出力導波路のうち一方に光結合された、入力光学系と出力光学系のうち一方の光学系と、
前記チップの前記一端側の前記側面と前記パッケージの前記一辺との間に配置され、前記入力導波路と前記出力導波路のうち他方に光結合された、入力光学系と出力光学系のうち他方の光学系と、
を備えたことを特徴とする光変調器。

【請求項2】

前記チップの前記一端側の前記側面に導出される前記光信号の入力導波路あるいは出力導波路は、途中でほぼ直交する方向に折曲されていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。

【請求項3】

前記チップには、前記入力導波路と前記出力導波路が形成された領域を覆うヤトイが設けられた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】

前記入力導波路が前記チップの前記一端に導出され、前記出力導波路が前記チップの前記一端側の前記側面に導出され、
前記入力光学系は、前記パッケージの前記一辺と、前記チップの前記一端との間に設けられ、
前記出力光学系は、前記パッケージの前記一辺と、前記チップの前記一端側の前記側面との間に配置された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。

【請求項5】

前記入力導波路は一つの導波路を有し、前記出力導波路は異なる偏波に対応する二つの導波路を有し、
前記出力光学系は、光路を直交する方向に変更する光路変更素子と、偏波回転素子と、偏波結合素子と、を含むことを特徴とする請求項４に記載の光変調器。

【請求項6】

前記入力光学系の前記光路変更素子と前記偏波結合素子とが一つの部品からなることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。

【請求項7】

前記出力光学系は、前記二つの導波路に対応した二つのレンズのアレイを有することを特徴とする請求項５または６に記載の光変調器。

【請求項8】

前記入力光学系は、入射側と出射側で焦点距離が異なる一つのレンズを有することを特徴とする請求項５～７のいずれか一つに記載の光変調器。

【請求項9】

前記入力光学系は、光ファイバを前記チップの前記入力導波路に直接接合してなることを特徴とする請求項５～７のいずれか一つに記載の光変調器。

【請求項10】

前記出力導波路が前記チップの前記一端に導出され、前記入力導波路が前記チップの前記一端側の前記側面に導出され、
前記出力光学系は、前記パッケージの前記一辺と、前記チップの前記一端との間に設けられ、
前記入力光学系は、前記パッケージの前記一辺と、前記チップの前記一端側の前記側面との間に配置された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。

【請求項11】

前記入力導波路は一つの導波路を有し、前記出力導波路は異なる偏波に対応する二つの導波路を有し、
前記入力光学系は、光路を直交する方向に変更する光路変更素子を含み、
前記出力光学系は、偏波回転素子と、偏波結合素子と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光変調器。

【請求項12】

前記出力光学系は、前記二つの導波路に対応した二つのレンズのアレイを有することを特徴とする請求項１１に記載の光変調器。

【請求項13】

前記入力光学系のレンズと、前記光路変更素子とが一つの部品からなることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光変調器。

【請求項14】

前記入力光学系は、光ファイバが前記光路変更素子に直接接合され、前記光路変更素子が前記チップの前記入力導波路に直接接合されてなることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光変調器。

【請求項15】

前記チップは、ニオブ酸リチウムからなることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一つに記載の光変調器。

【請求項16】

前記チップは、ニオブ酸リチウムからなる薄膜ＬＮ構造であることを特徴とする請求項１５に記載の光変調器。

【請求項17】

前記入力光学系および前記出力光学系の少なくともいずれかの光学部品の一部は、前記パッケージの前記一辺に設けられる光ファイバの光ファイバブーツの内部に配置されたことを特徴とする請求項１～１６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】

本発明は、光信号を変調出力する光変調器に関する。

【背景技術】

【0002】

高性能な光変調器は高速な光通信に必要不可欠なデバイスである。近年、光通信用デバイスを小型化および集積化したＨＢ－ＣＤＭ（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）が開発されている。また、光変調器の基板（チップ）にニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ₃（以下ＬＮと称す）基板を用いることで、挿入損失や伝送特性の面で優れた特性を得ることができる。ＬＮ基板上にはチタン（Ｔｉ）拡散による光変調器が形成される。

【0003】

このようなＬＮ光変調器（Ｂｕｌｋ ＬＮ光変調器）は、広く用いられているが、ＨＢ－ＣＤＭに適用しようとするとチップのサイズが大きくなる。ＨＢ－ＣＤＭでは、パッケージの一辺に光信号の入出力ファイバが配置され、他辺にＲＦ信号のドライバが配置された構造である。このため、ＨＢ－ＣＤＭでは、Ｂｕｌｋ ＬＮ光変調器よりも小型化が可能なチップに薄膜ＬＮを用いた薄膜ＬＮ光変調器の適用が検討されている。

【0004】

光変調器に関連する技術としては、例えば、光信号の入力および出力の導波路を基板の同じ端面に配置した構造とした光変調器が開示されている（例えば、下記特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－２８７１１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＨＢ－ＣＤＭでは、二つの出力光を偏波結合する光学系と、入出力ファイバの距離に応じた入力光と出力光の間隔を広げるための光学系と、を光変調器のパッケージ内に組み込む必要がある。ここで、パッケージ内のチップの幅を広げるとチップのウェハあたりの取れ数が少なくなり、コスト高になる。

【0007】

光変調器のパッケージの長さは、ＯＩＦ標準（（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ（ＨＢ－ＣＤＭ），ＩＡ ＃ＯＩＦ－ＨＢ－ＣＤＭ－０１．０）で定められている。このため、パッケージ内に収容するチップの長さにも制限が生じる。

【0008】

ＬＮ光変調器では、チップの駆動電圧（Ｖπ）は、高周波電気信号と光の相互作用部長さに依存する。このため、チップの長さが短くなると、Ｖπが大きくなり、消費電力の増加、変調損失の増大等が生じる。ＨＢ－ＣＤＭでは、パッケージ内の長さ方向の他辺側にドライバが配置されており、その分だけパッケージ内でのチップの長さが短くなる。加えて、パッケージ内の一辺側に配置される光信号の入出力の光学系によってもチップの長さが短くなる。ＨＢ－ＣＤＭのＬＮ光変調器で特性向上するためには、Ｖπをできるだけ小さくするためにパッケージ内でチップの長さをできるだけ長く取ることが求められる。

【0009】

一つの側面では、本発明は、パッケージの制約を受けずに特性向上できる光変調器の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一つの実施態様によれば、パッケージの一辺から光信号が入出力される光変調器において、前記パッケージの内部に、前記光信号を導波路に沿って光変調し、前記光信号の入力導波路と出力導波路のうち一方が前記パッケージの前記一辺に対向する一端に導出され、他方が前記一端と直交する前記一端側の側面に導出されるよう前記導波路が前記一端側に折り返されたチップと、前記チップの前記一端と前記パッケージの前記一辺との間に配置され、前記入力導波路と出力導波路のうち一方に光結合された、入力光学系と出力光学系のうち一方の光学系と、前記チップの前記一端側の前記側面と前記パッケージの前記一辺との間に配置され、前記入力導波路と前記出力導波路のうち他方に光結合された、入力光学系と出力光学系のうち他方の光学系と、を備えた光変調器が提案される。

【発明の効果】

【0011】

一態様によれば、パッケージの制約を受けずに特性向上できる光変調器を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施の形態１にかかる光変調器を示す平面図である。

【図2】図２は、図１の部分拡大図である。

【図3】図３は、実施の形態１にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その１）

【図4】図４は、実施の形態１にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その２）

【図5】図５は、実施の形態１にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その３）

【図6】図６は、実施の形態１にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その４）

【図7】図７は、実施の形態１にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その５）

【図8】図８は、実施の形態２にかかる光変調器を示す平面図である。

【図9】図９は、実施の形態２にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その１）

【図10】図１０は、実施の形態２にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その２）

【図11】図１１は、実施の形態２にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その３）

【図12】図１２は、実施の形態２にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。（その４）

【図13】図１３は、実施の形態にかかる光変調器のチップの製造時の状態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、図面を参照して、本発明にかかる光変調器の実施の形態を詳細に説明する。実施の形態では、ＨＢ－ＣＤＭの光変調器を例に説明する。ＨＢ－ＣＤＭの光変調器は、上述したように、パッケージの一辺に光信号の入出力ファイバが接続され、他辺にＲＦ信号のドライバが配置された構造である。このため、パッケージ内の一辺側には光信号の入出力用の光学系が配置され、他辺側にはドライバが配置されており、光変調器のチップ（基板）は、これら光信号の入出力用の光学系と、ドライバとの間に配置される。

【0014】

実施の形態では、パッケージ内に配置されるチップ上の光導波路について、チップの長さ方向と幅方向に導出する。幅方向は、チップの長さ方向に対して直交（９０°）する角度方向である。そして、光信号の入力または出力の光学系のうち一方を、チップの長さ方向で一部重なるように配置する。すなわち、入力または出力の光学系をチップの長さ方向上に配置せず、チップの長さ方向に関与しない幅方向の位置にずらして配置する。これにより、ＨＢ－ＣＤＭの光変調器においてパッケージ内でチップの長さをできるだけ長く確保し、チップ（光変調器）の特性向上を図ることができるようになる。

【0015】

例えば、入力または出力の光学系のうち、光路長が長い光学系、部品点数が多い光学系をチップの幅方向に配置する。

【0016】

また、入力光学系１１１または出力光学系１１２をチップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置することで、チップ１０２の一端１０２ａには、残る一方の光学系のみを配置できる。これにより、入力光学系１１１および出力光学系１１２をいずれも余裕をもって配置できるようになる。

【0017】

以下、実施の形態１では、入力用の光学系をチップの長さ方向上に配置し、出力用の光学系をチップの幅方向に配置した構成について説明する。この場合、チップ上に形成する光導波路について、入力用の光導波路をチップの長さ方向に沿って配置し、出力用の光導波路をチップの幅方向に曲げて配置する。

【0018】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光変調器を示す平面図である。図２は、図１の部分拡大図である。光変調器１００は、パッケージ１０１内に、各種部品が搭載されてなる。パッケージ１０１内には、マッハツェンダー形の光変調器を構成する薄膜ＬＮ構造のチップ１０２、終端基板１０３、入力光学系１１１、出力光学系１１２、ドライバ１１３が設けられる。

【0019】

パッケージ１０１は、ＨＢ－ＣＤＭで定められた横長な所定の大きさを有し、長さ方向Ｘの一辺１０１ａに光信号を入力する入力光ファイバ１３１および出力光ファイバ１３２が設けられる。入力光ファイバ１３１は、ファイバブーツ１３３を介してパッケージ１０１に取り付けられ、入力光ファイバ１３１を介して伝送された光信号は、パッケージ１０１内部の入力光学系１１１に出射される。

【0020】

出力光ファイバ１３２は、ファイバブーツ１３３を介してパッケージ１０１に取り付けられる。パッケージ１０１内部の出力光学系１１２から出射された光信号（変調光）は、出力光ファイバ１３２を介して外部に伝送される。

【0021】

ここで、パッケージ１０１内部には、長さ方向Ｘの一辺１０１ａから他辺１０１ｂにかけて、入出力光学系１１１，１１２、チップ１０２、ドライバ１１３が配置されている。ドライバ１１３に対する高周波電気信号（ＲＦ信号）は、パッケージ１０１の他辺１０１ｂから入力される。

【0022】

入力光ファイバ１３１から入射された光信号は、入力光学系１１１を介してチップ１０２上の入力導波路１２１を介してＩＱ変調部１２０に入力される。また、ドライバ１１３には変調用のＲＦ信号が入力され、ドライバ１１３はＲＦ信号を増幅してＩＱ変調部１２０に出力する。ＩＱ変調部１２０は、マッハツェンダー形の光変調器であり、ＲＦ信号に基づき、相互作用部にて入力光を光変調する。光変調された出力光は、出力導波路１２２から出力光学系１１２を介して出力光ファイバ１３２に出射される。

【0023】

図２には、主にチップ１０２上のＩＱ変調部１２０の光導波路（図１の領域Ａ）の部分を拡大して示す。チップ１０２は、薄膜ＬＮの基板上に光導波路を形成してなる。また、チップ１０２を駆動するドライバ１１３は、増幅器２１１およびコンデンサ２１２を含み形成されている。ＩＱ変調部１２０上に形成される光導波路は、長さ方向Ｘで折り返された形状に形成されている。チップ１０２の一端１０２ａ側の入力光学系１１１に光結合された入力導波路１２１は、チップ１０２の長さ方向Ｘに沿って他端１０２ｂ側まで導出される。そして、分岐部ａでＸ偏波用とＹ偏波用の光導波路２００として分岐され、一端１０２ａ側に戻す形で設けられている。これらＸ偏波用とＹ偏波用の光導波路２００は、さらにＩＱ用に二つずつ分岐されて合計８つに分岐されている。

【0024】

ＩＱ変調部１２０内の光導波路２００は、相互作用長に相当する長さを有する。光導波路２００の導波方向に沿って構成を順に説明する。分岐部ａで分岐後の８本の光導波路２００に沿って、ドライバ１１３から導出された８本のＲＦ電極２０１が形成されている。このＲＦ電極２０１は、チップ１０２の幅方向Ｙに配置された終端基板１０３に導出され、終端されている。

【0025】

この後、８本の光導波路２００は、Ｘ偏波用とＹ偏波用、さらにＩＱ別の合計８つのＤＣ電極２０２部分を通過後、４つの光導波路２００に結合されてＹ偏波用、Ｘ偏波用の合計４つのＤＣ電極２０２を通過する。ＤＣ電極２０２には、光変調器の動作点を調整するためのＤＣバイアスが印加される。４つの光導波路２００は、Ｙ結合部ｂ、Ｘ結合部ｃでそれぞれＹ偏波、Ｘ偏波用の二つの光導波路２００に結合された後、二つの出力導波路１２２から出力光学系１１２に出射される。

【0026】

そして、一つの入力導波路１２１の端面がチップ１０２の長さ方向Ｘの一端１０２ａ（端面Ｘｉｎ）に形成される。これに対し、二つの出力導波路１２２の端面は、チップ１０２の長さ方向Ｘと直交する幅方向Ｙの側端面１０２ｃ（端面Ｙｏｕｔ）に形成される。このため、二つの出力導波路１２２は、チップ１０２上で長さ方向Ｘに沿って形成された後、幅方向Ｙに向けて長さ方向Ｘに対してほぼ直交する幅方向Ｙに向けて折曲形成されている。

【0027】

ここで、チップ１０２を薄膜ＬＮで構成することで、出力導波路１２２を直角に曲げることが可能である。薄膜ＬＮ光変調器は、Ｂｕｌｋ ＬＮ光変調器よりも光導波路に対する光の閉じ込めが強い。例えば、Ｂｕｌｋ ＬＮでの光導波路内での光の直径は５～１０μｍ程度であるのに対し、薄膜ＬＮでの光導波路内での光の直径は１μｍ程度であり、光を閉じ込めることができる。このように、チップ１０２を薄膜ＬＮで構成することで、出力導波路１２２を直角に曲げることができる。

【0028】

ここで、図１には、入力光学系１１１の大きさに対し、出力光学系１１２の大きさが大きいことが示されている。例えば、入力光学系１１１を構成する光部品の点数に対し、出力光学系１１２を構成する光部品の点数が多いことで、出力光学系１１２の大きさが大きくなる。例えば、出力光学系１１２が、二つの出力光を結合するプリズムや、偏波結合器（ＰＢＣ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｕｐｌｅｒ）等を含む場合、この出力光学系１１２が大きくなる。

【0029】

ここで、仮に、チップ１０２の長さ方向Ｘにスぺ―ス（長さ）を取る出力光学系１１２を配置した場合、パッケージ１０１内の長さ方向Ｘにおいて、出力光学系１１２で必要な長さ分だけチップ１０２の長さが短くなってしまう。この点、実施の形態１では、設置のスペースを取る出力光学系１１２をパッケージ１０１内のチップ１０２の長さ方向Ｘ上に配置せず、チップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置する。これにより、パッケージ１０１内部において出力光学系１１２に必要な大きさ（長さ）を確保しつつ、チップ１０２に所定の長さを確保できるようになる。

【0030】

そして、パッケージ１０１内部にスペースを取る出力光学系１１２を設置しても、チップ１０２の長さを短くすることなく、チップ１０２として所定の長さを確保できるようになる。チップ１０２に所定の長さを確保することで、ＩＱ変調部１２０の相互作用部の長さを確保できることとなる。

【0031】

すなわち、光変調器のチップ１０２に対するドライバ１１３の駆動電圧Ｖπは、ＲＦ信号とＩＱ変調部１２０の光の相互作用長の長さに依存している。チップ１０２の長さを小さくすることなく、長さを確保できることで、駆動電圧Ｖπを小さくできる。これにより、以下のように、光変調器の特性向上を図ることができるようになる。
（１）ドライバ１１３出力電圧を低減し、消費電力を低減できる。
（２）光変調器の動作点を調整するためのＤＣバイアス用の電源サイズを小さくできる。
（３）変調度が大きくなり、デバイスの変調損失を低減できる。

【0032】

また、出力光学系１１２をチップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置することで、チップ１０２の一端１０２ａには、入力光学系１１１のみを配置できる。これにより、入力光学系１１１および出力光学系１１２をいずれも余裕をもって配置することができるようになる。

【0033】

図３～図７は、実施の形態１にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。図３～図７を用いて、光変調器１００内の入力光学系１１１、出力光学系１１２、チップ１０２の配置および光結合の各種構成例を説明する。

【0034】

図３（ａ）は光変調器の部分平面図、図３（ｂ）は光変調器の部分側面図である。図３（ａ）に示すように、入力光学系１１１は、長さ方向Ｘに沿って配置された一対のレンズ３０１，３０２を含む。レンズ３０１は入力光ファイバ１３１の端面から拡散する光をコリメート（平行光に）する。レンズ３０２は、長さ方向Ｘに向けて平行光を集束させ、チップ１０２の入力導波路１２１の端面Ｘｉｎに入射させる。

【0035】

出力光学系１１２は、レンズ３１１と、光路変更素子（光路変換プリズム）３１２と、偏波回転素子（１／２λ波長板）３１３と、偏波結合素子（ＰＢＣ）３１４と、レンズ３１５を含む。

【0036】

レンズ３１１は、出力導波路１２２の端面Ｙｏｕｔから幅方向Ｙに向けて出射されるＸ，Ｙの二つの光信号に対応して、長さ方向Ｘに沿って２個設けられ、それぞれ拡散する光をコリメートする。光路変換プリズム３１２は、幅方向Ｙから入射されるＸ，Ｙの光信号の光路を長さ方向Ｘに向けて反射させ、光路変換する。

【0037】

１／２λ波長板３１３は、光路変換プリズム３１２で光路変換された二つの光信号のうち一方（例えば光信号Ｙ）の偏光方向を９０度回転させる。ＰＢＣ３１４には、光路変換プリズム３１２通過後の光信号Ｘ、および１／２λ波長板３１３通過後の光信号Ｙが入射され、これら光信号Ｘ，Ｙを偏波結合する。レンズ３１５は、ＰＢＣ３１４により偏波結合された光信号を出力光ファイバ１３２の端面に集束させて入射させる。

【0038】

図３（ｂ）に示すように、チップ１０２の一端１０２ａ部分の表面には、一端１０２ａから長さ方向Ｘに対して所定長さ（例えば１ｍｍ）を有し、幅方向Ｙの全域に渡ってヤトイ３２０が設けられる。ヤトイ３２０は、ウェハ上に形成された光導波路（入力導波路１２１，出力導波路１２２）の表面部分を覆う形で設けられる。ヤトイ３２０は、ガラスやＬＮ系の材質からなりチップ１０２の基板上に接着剤等により接着される。

【0039】

ヤトイ３２０は、ダイシングによってウェハからチップ１０２を切断、分離する際の光導波路の保護部材として機能する。また、チップ１０２上にヤトイ３２０を設けることで、ダイシングする際にチップ１０２の端面（一端１０２ａ，側端面１０２ｃ）部分のバリや割れ等の発生を抑制し、入力導波路１２１の端面Ｘｉｎ、および出力導波路１２２の端面Ｙｏｕｔを精度良く形成できる。

【0040】

チップ１０２上の出力導波路１２２は、長さ方向Ｘから幅方向Ｙにほぼ直交する方向に曲げて形成されており、拡大すると角部分は数百μｍの半径Ｒを有して曲がっている。上述したように、薄膜ＬＮでの光導波路内での光の直径は１μｍ程度であり、光を強く閉じ込めることができる。チップ１０２を薄膜ＬＮで構成することで、出力導波路１２２を直角に曲げることができ、ヤトイ３２０の長さ（１ｍｍ）以下の範囲内で曲げることができる。

【0041】

なお、入力光学系１１１のレンズ３０１、出力光学系１１２のレンズ３１５は、それぞれファイバブーツ１３３内に配置することもできる。

【0042】

上記構成において、入力光学系１１１は、長さ方向Ｘに数ｍｍの長さを有する。出力光学系１１２は、入力光学系１１１よりも長さ方向Ｘの長さが長い。したがって、上記構成によれば、パッケージ１０１内のチップ１０２の長さ方向Ｘに沿って入力光学系１１１のみを配置することで、チップ１０２として所定の長さを確保できるようになる。出力光学系１１２は、チップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置しているため、長さ方向Ｘに対し長さｘ１分だけチップ１０２と重なる形にでき、この長さｘ１分、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをより長く確保できるようになる。すなわち、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをできるだけ長くすることができるようになる。

【0043】

次に、図４に示す光変調器の構成例を説明する。図４では、図３（ａ）に示した入力光学系１１１および出力光学系１１２での光路の広がりおよび集束と、図３（ｂ）の側面図を省略する。なお、チップ１０２上には、図３（ｂ）と同様のヤトイ３２０を有しているものとする。以下、図３と同様の構成部には同一の符号を付している。

【0044】

図４の構成例では、入力光学系１１１は、図３（ａ）と同様の構成である。出力光学系１１２は、レンズ３１１と、１／２λ波長板３１３と、光路変換兼ＰＣＢプリズム４０１と、レンズ３１５を含む。

【0045】

レンズ３１１は、出力導波路１２２の端面Ｙｏｕｔから幅方向Ｙに向けて出射される二つの光信号Ｘ，Ｙに対応して、長さ方向Ｘに沿って２個設けられ、それぞれ拡散する光をコリメートする。

【0046】

１／２λ波長板３１３は、光路変換プリズム３１２で光路変換された二つの光信号のうち一方（例えば光信号Ｘ）の偏光方向を９０度回転させる。光路変換兼ＰＣＢプリズム４０１は、光路変換プリズムとＰＣＢの機能を有する。光路変換兼ＰＣＢプリズム４０１は、幅方向Ｙから入射される光信号Ｘ，Ｙの光路をそれぞれ長さ方向Ｘに向けて反射させ、光路変換する。また、光路変換兼ＰＣＢプリズム４０１は、光信号Ｙ、および１／２λ波長板３１３通過後の光信号Ｘを偏波結合する。レンズ３１５は、光路変換兼ＰＣＢプリズム４０１により偏波結合された光信号を出力光ファイバ１３２の端面に集束させて入射させる。

【0047】

上記構成によれば、出力光学系１１２は、チップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置しているため、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをより長く確保できるようになる。すなわち、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをできるだけ長くすることができるようになる。また、光路変換兼ＰＣＢプリズム４０１を用いることで、図３に記載の光路変換プリズム３１２とＰＣＢ３１４の機能を一つの光学部品に纏めることができ、図３の構成に比べて出力光学系１１２の光路長を短くでき、部品点数を削減できる。

【0048】

次に、図５に示す光変調器の構成例を説明する。図５では、入力光学系１１１は、図３（ａ）と同様の構成である。出力光学系１１２は、レンズアレイ５０１と、光路変換プリズム３１２と、１／２λ波長板３１３と、ＰＣＢ３１４と、レンズ３１５を含む。

【0049】

レンズアレイ５０１は、長さ方向Ｘに沿って２個配列されたレンズ５０１ａ，５０１ｂを一体化してなる。レンズアレイ５０１のレンズ５０１ａ，５０１ｂは、出力導波路１２２の端面Ｙｏｕｔから幅方向Ｙに向けて光信号Ｘ，Ｙそれぞれの拡散光をコリメートする。

【0050】

光路変換プリズム３１２は、幅方向Ｙから出射される光信号Ｘ，Ｙの光路を長さ方向Ｘに向けて光路変換する。１／２λ波長板３１３は、光路変換プリズム３１２で光路変換された二つの光信号のうち一方（例えば光信号Ｘ）の偏光方向を９０度回転させる。ＰＢＣ３１４には、光路変換プリズム３１２通過後の光信号Ｙ、および１／２λ波長板３１３通過後の光信号Ｘが入射され、これら光信号Ｘ，Ｙを偏波結合する。レンズ３１５は、ＰＢＣ３１４により偏波結合された光信号を出力光ファイバ１３２の端面に集束させて入射させる。

【0051】

上記構成によれば、出力光学系１１２は、チップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置しているため、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをより長く確保できるようになる。すなわち、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをできるだけ長くすることができるようになる。また、出力光学系１１２の入射側の二つの光信号Ｘ，Ｙに対応して必要な二つのレンズ５０１ａ，５０１ｂを一つのレンズアレイ５０１でアレイ化したため、レンズの部品点数を削減できる。

【0052】

また、レンズアレイ５０１を用いることで、二つのレンズ５０１ａ，５０１ｂ間の距離を小さくでき、これに対応してチップ１０２上の二つの光信号Ｘ，Ｙの出力導波路１２２間の間隔をより近接できるようになる。二つの光信号Ｘ，Ｙの出力導波路１２２間の間隔は、長さ方向Ｘおよび幅方向Ｙのいずれについても近接でき、その分だけ出力導波路１２２の折り曲げに必要な長さ方向Ｘの長さを小さくできる。例えば、二つの光信号Ｘ，Ｙの出力導波路１２２間の間隔を図３の構成よりも短くでき、その分だけ、チップ１０２上の相互作用長に関与する光導波路２００の長さを長く確保できるようになる。

【0053】

次に、図６に示す光変調器の構成例を説明する。図６では、出力光学系１１２は、図３（ａ）と同様の構成である。入力光学系１１１については、上記図３（ａ）の構成では長さ方向Ｘに沿って一対のレンズ３０１，３０２で構成したが、図６の構成では一つのレンズ６０１で構成している点のみが相違する。

【0054】

レンズ６０１は、入力光ファイバ１３１の端面から拡散する光を集束させ、チップ１０２の入力導波路１２１の端面Ｘｉｎに入射させる。例えば、入力光ファイバ１３１の出射端面における光信号の直径は１０μｍ程度であり、入力導波路１２１の端面Ｘｉｎにおける光信号の直径は１μｍ程度である。レンズ６０１は、入力側と出力側のレンズでそれぞれ焦点距離を設定することで、入力導波路１２１から出射された光信号を入力導波路１２１の端面Ｘｉｎに入射させることができる。

【0055】

上記構成によれば、出力光学系１１２は、チップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置しているため、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをより長く確保できるようになる。すなわち、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをできるだけ長くすることができるようになる。また、入力光学系１１１を一つのレンズ６０１で構成したため、レンズの部品点数を削減でき、入力光学系１１１の長さ方向Ｘの光路長を図３に記載の構成よりもさらに短くできる。その分、パッケージ１０１内でのチップ１０２の長さを長くすることができるようになる。

【0056】

次に、図７に示す光変調器の構成例を説明する。図７では、出力光学系１１２は、図３（ａ）と同様の構成である。入力光学系１１１については、上記図３（ａ）の構成では長さ方向Ｘに沿って一対のレンズ３０１，３０２で構成したが、図７の構成ではレンズを用いずに入力光ファイバ１３１を直接、入力導波路１２１の端面Ｘｉｎにバッドジョイントで接合させる点が相違する。

【0057】

図７（ａ）の平面図に示すように、入力光ファイバ１３１の端部にはガラスブロック７０１を設け、このガラスブロック７０１を直接、入力導波路１２１の端面Ｘｉｎに接着剤等を用いて接合させる。この接合時、図７（ｂ）の一部裁断側面図に示すように、入力光ファイバ１３１のクラッド内部のコア１３１ａの軸心を、端面Ｘｉｎにおける入力導波路１２１の軸心に一致させる軸調整を行う。この構成例では、入力光ファイバ１３１としてモードフィールドが小さい小径ファイバ（例えば３μｍ～４μｍ）を用いることが望ましい。

【0058】

以上の実施の形態１の各種具体例は、図３～図７で説明した入力光学系１１１および出力光学系１１２の各構成を適宜組み合わせることができる。

【0059】

上記構成によれば、出力光学系１１２は、チップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置しているため、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをより長く確保できるようになる。すなわち、パッケージ１０１内でチップ１０２の長さをできるだけ長くすることができるようになる。また、入力光学系１１１にレンズを用いず入力光ファイバ１３１を直接、入力導波路１２１に接合する構成であるため、レンズ等の部品点数を削減でき、入力光学系１１１の長さ方向Ｘの光路長を図６に記載の構成よりもさらに短くできる。その分、パッケージ１０１内でのチップ１０２の長さを長くすることができるようになる。また、光信号を空間結合せずに直接光結合できるため、接合部における光結合の光損失を低減できるようになる。

【0060】

上述した実施の形態１において、入力光学系１１１、および出力光学系１１２を構成する光学部品の一部は、パッケージ１０１内に収容せず、ファイバブーツ１３３内に収容する構成としてもよい。例えば、図３の具体的構成例において、チップ１０２より長さ方向Ｘで外側に位置する出力光学系１１２の１／２λ波長板３１３、ＰＢＣ３１４、レンズ３１５は、パッケージ１０１外部のファイバブーツ１３３内に収容してもよい。また、この図３の構成例において、チップ１０２より長さ方向Ｘで外側に位置するレンズ３０２をファイバブーツ１３３内に収容してもよい。これらにより、パッケージ１０１内部でチップ１０２の長さをより長く確保できるようになる。

【0061】

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１とは逆に、出力用の光学系をチップの長さ方向上に配置し、入力用の光学系をチップの幅方向に配置した構成について説明する。この場合、チップ上に形成する光導波路について、出力用の光導波路をチップの長さ方向に沿って配置し、入力用の光導波路をチップの幅方向に曲げて配置する。

【0062】

図８は、実施の形態２にかかる光変調器を示す平面図である。図８において、図１と同様の構成部には同一の符号を付してある。図８に示すように、パッケージ１０１内には、チップ１０２の長さ方向Ｘに出力光学系１１２が配置され、チップ１０２の幅方向Ｙにずれた位置に入力光学系１１１が配置される。

【0063】

そして、チップ１０２上において、一つの入力導波路１２１の端面は、チップ１０２の幅方向Ｙの側端面１０２ｃ（端面Ｙｉｎ）に形成される。二つの出力導波路１２２の端面は、チップ１０２の長さ方向Ｘの一端１０２ａ（端面Ｘｏｕｔ）に形成される。このため、入力導波路１２１は、チップ１０２上で長さ方向Ｘに沿って形成された後、幅方向Ｙに向けて直角に曲げて形成される。

【0064】

図９～図１２は、実施の形態２にかかる光変調器の具体的構成例を示す図である。以下、実施の形態１（図３等）で説明した構成と同様の構成部には同一の符号を付してある。

【0065】

図９の構成例では、入力光学系１１１は、一対のレンズ３０１，３０２と、光路変換プリズム３１２とを含む。レンズ３０１は入力光ファイバ１３１の端面から拡散する光をコリメート（平行光に）する。光路変換プリズム３１２は、長さ方向Ｘから入射される光信号の光路を幅方向Ｙに向けて反射させ、光路変換する。レンズ３０２は、幅方向Ｙに向けて平行光を集束させ、チップ１０２の入力導波路１２１の端面Ｙｉｎに入射させる。

【0066】

出力光学系１１２は、レンズ３１１と、１／２λ波長板３１３と、ＰＢＣ３１４と、レンズ３１５を含む。

【0067】

レンズ３１１は、出力導波路１２２上で長さ方向Ｘに導波されるＸ，Ｙの二つの光信号に対応して、幅方向Ｙに沿って２個設けられ、それぞれ拡散する光をコリメートする。

【0068】

１／２λ波長板３１３は、レンズ３１１で光路変換された二つの光信号のうち一方（例えば光信号Ｙ）の偏光方向を９０度回転させる。ＰＢＣ３１４には、レンズ３１１通過後の光信号Ｘ、および１／２λ波長板３１３通過後の光信号Ｙが入射され、これら光信号を偏波結合する。レンズ３１５は、ＰＢＣ３１４により偏波結合された光信号を出力光ファイバ１３２の端面に集束させて入射させる。

【0069】

また、チップ１０２の一端１０２ａ部分の表面には、ヤトイ３２０が設けられる。ヤトイ３２０は、ウェハ上に形成された光導波路（入力導波路１２１，出力導波路１２２）の表面部分を覆う形で設けられる。

【0070】

チップ１０２上の入力導波路１２１は、幅方向Ｙから長さ方向Ｘにほぼ直交する角度を有して曲げて形成されている。チップ１０２を薄膜ＬＮで構成することで、入力導波路１２１を直角に曲げることができ、ヤトイ３２０の長さ（１ｍｍ）以下の範囲内で曲げることができる。

【0071】

ここで、入力光学系１１１および出力光学系１１２の光学部品の一部は、それぞれファイバブーツ１３３内に配置することもできる。例えば、出力光学系１１２のうち、１／２λ波長板３１３と、ＰＢＣ３１４と、レンズ３１５をパッケージ１０１の端部Ｌより外部に位置するファイバブーツ１３３内部に配置してもよい。

【0072】

上記構成によれば、パッケージ１０１内のチップ１０２の一端１０２ａには、出力光学系１１２のみを配置することができ、入力光学系１１１をチップ１０２の一端１０２ａに配置する必要がない。これにより、チップ１０２の一端１０２ａの幅方向Ｙ内で入力光学系１１１と出力光学系１１２を配置する制約を無くすことができる。すなわち、入力光学系１１１をチップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置することで、チップ１０２の一端１０２ａには、出力光学系１１２の一方のみを配置できる。これにより、入力光学系１１１および出力光学系１１２をいずれも余裕をもって配置することができるようになる。

【0073】

また、チップ１０２の長さ方向Ｘ上に配置した出力光学系１１２を構成する光学部品の一部をパッケージ１０１の外部に配置することで、パッケージ１０１内部に配置するチップ１０２として所定の長さを確保できるようになる。

【0074】

図１０の構成例では、入力光学系１１１は、図９と同様の構成である。出力光学系１１２は、レンズアレイ５０１と、１／２λ波長板３１３と、ＰＣＢ３１４と、レンズ３１５を含む。

【0075】

レンズアレイ５０１は、幅方向Ｙに沿って２個配列されたレンズ５０１ａ，５０１ｂを一体化してなる。レンズアレイ５０１のレンズ５０１ａ，５０１ｂは、出力導波路１２２の端面Ｘｏｕｔから長さ方向Ｘに向けて出射される光信号Ｘ，Ｙそれぞれの拡散光をコリメートする。

【0076】

１／２λ波長板３１３は、光路変換プリズム３１２で光路変換された二つの光信号のうち一方（例えば光信号Ｙ）の偏光方向を９０度回転させる。ＰＢＣ３１４には、レンズ５０１ｂ通過後の光信号Ｘ、および１／２λ波長板３１３通過後の光信号Ｙが入射され、これら光信号を偏波結合する。レンズ３１５は、ＰＢＣ３１４により偏波結合された光信号を出力光ファイバ１３２の端面に集束させて入射させる。

【0077】

上記構成によれば、入力光学系１１１をチップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置することで、入力光学系１１１および出力光学系１１２をいずれも余裕をもって配置することができるようになる。

【0078】

また、出力光学系１１２の入射側の二つの光信号Ｘ，Ｙに対応して必要な二つのレンズ５０１ａ，５０１ｂを一つのレンズアレイ５０１でアレイ化したため、レンズの部品点数を削減できる。

【0079】

また、レンズアレイ５０１を用いることで、二つのレンズ５０１ａ，５０１ｂ間の距離を小さくでき、これに対応してチップ１０２上の二つの光信号Ｘ，Ｙの出力導波路１２２間の間隔をより近接できるようになる。その分だけ出力光学系１１２の幅方向Ｙの幅を小さくできる。

【0080】

また、チップ１０２の長さ方向Ｘ上に配置した出力光学系１１２を構成する光学部品の一部、例えば、１／２λ波長板３１３と、ＰＢＣ３１４と、レンズ３１５をパッケージ１０１外部のファイバブーツ１３３内部に配置してもよい。このように、出力光学系１１２の光学部品の一部をパッケージ１０１の端部Ｌより外部（ファイバブーツ１３３内部）に配置することで、パッケージ１０１内部に配置するチップ１０２として所定の長さを確保できるようになる。

【0081】

図１１の構成例では、出力光学系１１２は、図９と同様の構成である。入力光学系１１１は、レンズ兼光路変換プリズム１１０１を用いて構成する。レンズ兼光路変換プリズム１１０１は、入力光ファイバ１３１の端面から長さ方向Ｘに沿って拡散する光信号の光路を幅方向Ｙに向けて反射させた後、幅方向Ｙに向けて信号光を集束させ、チップ１０２の入力導波路１２１の端面Ｙｉｎに入射させる。

【0082】

上記構成によれば、入力光学系１１１をチップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置することで、入力光学系１１１および出力光学系１１２をいずれも余裕をもって配置することができるようになる。

【0083】

また、入力光学系１１１の光学部品を一つのレンズ兼光路変換プリズム１１０１で構成したため、入力光学系１１１の部品点数を最小限に削減できる。

【0084】

また、チップ１０２の長さ方向Ｘ上に配置した出力光学系１１２を構成する光学部品の一部、例えば、１／２λ波長板３１３と、ＰＢＣ３１４と、レンズ３１５をパッケージ１０１外部のファイバブーツ１３３内部に配置してもよい。このように、出力光学系１１２の光学部品の一部をパッケージ１０１の端部Ｌより外部（ファイバブーツ１３３内部）に配置することで、パッケージ１０１内部に配置するチップ１０２として所定の長さを確保できるようになる。

【0085】

図１２の構成例は、図１１の変形例である。入力光学系１１１として用いる入力レンズ兼光路変換プリズム１１０１は、一側面１１０１ａをチップ１０２の入力導波路１２１の端面Ｙｉｎ部分に直接、バッドジョイントにより接着剤等で接合する。

【0086】

また、入力光ファイバ１３１の端部にはガラスブロック７０１を設け、このガラスブロック７０１を直接、入力レンズ兼光路変換プリズム１１０１の他側面１１０１ｂに接着剤等で接合する。

【0087】

上記構成によれば、入力光学系１１１をチップ１０２の幅方向Ｙにずらして配置することで、入力光学系１１１および出力光学系１１２をいずれも余裕をもって配置することができるようになる。

【0088】

また、入力光学系１１１にレンズを用いず入力光ファイバ１３１を入力レンズ兼光路変換プリズム１１０１を介して直接、入力導波路１２１に接合する構成であるため、レンズ等の部品点数を削減できる。また、光信号を空間結合せずに直接光結合できるため、接合部における光結合の光損失を低減できるようになる。

【0089】

また、チップ１０２の長さ方向Ｘ上に配置した出力光学系１１２を構成する光学部品の一部、例えば、１／２λ波長板３１３と、ＰＢＣ３１４と、レンズ３１５をパッケージ１０１外部のファイバブーツ１３３内部に配置してもよい。このように、出力光学系１１２の光学部品の一部をパッケージ１０１の端部Ｌより外部（ファイバブーツ１３３内部）に配置することで、パッケージ１０１内部に配置するチップ１０２として所定の長さを確保できるようになる。

【0090】

以上の実施の形態２の各種具体例は、図９～図１２で説明した入力光学系１１１および出力光学系１１２の各構成を適宜組み合わせることができる。

【0091】

図１３は、実施の形態にかかる光変調器のチップの製造時の状態を示す平面図である。図１３（ａ）は、ウェハ上のチップ配置状態を示し、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＢ部分の部分拡大図である。

【0092】

図１３（ａ）に示すように、ウェハ１３０１上には、複数行列のマトリクス状にチップ１０２が配置される。ウェハ１３０１の状態で各チップ１０２部分に導波路（入力導波路１２１，出力導波路１２２，ＩＱ変調部１２０等）が形成される。ヤトイ３２０は、複数のチップ１０２の表面上に、幅方向Ｙに長く形成されたものを用い、長さ方向Ｘに複数設ける。

【0093】

図１３（ｂ）に示すように、例えば、長さ方向Ｘに対して配置する一対のチップ１０２は、他端１０２ｂ同士を中心として一端１０２ａを対称位置に配置する。この際、一端１０２ａは、それぞれ長さ方向Ｘに対し、一つのチップ１０２の倍の長さに相当する所定間隔を有して配置される。

【0094】

これにより、１本のヤトイ３２０あたり、幅方向Ｙに沿って幅方向Ｙに隣接する複数のチップ１０２間を跨ぐ形で配置することができる。ここで、ＨＢ－ＣＤＭの仕様に対応するため、チップ１０２上には、光導波路（入力導波路１２１，出力導波路１２２）が一端１０２ａ側にまとめて形成されている。これにより、ヤトイ３２０により入力導波路１２１と出力導波路１２２の表面部分を纏めて覆うことができる。ヤトイ３２０は、チップ１０２の入力導波路１２１と出力導波路１２２の表面部分に接着剤等により接合させる。

【0095】

この後、各チップ１０２の境界線に相当する縦横のダイシングラインＤに沿ってウェハ１３０１を切断することで、ウェハ１３０１から複数のチップ１０２を切り出すことができる。このヤトイ３２０は、ダイシングによってウェハからチップ１０２を切断、分離する際の光導波路の保護部材として機能する。また、ダイシングする際にチップ１０２の端面（一端１０２ａ，側端面１０２ｃ）部分のバリや割れ等の発生を抑制でき、入力導波路１２１の端面Ｘｉｎ、および出力導波路１２２の端面Ｙｏｕｔの端面を精度良く設けることができる。

【0096】

このように、ウェハ１３０１上に複数のチップ１０２を配置し、光導波路を形成し、チップ１０２上にヤトイ３２０を設けることで、複数のチップ１０２に対し同時にヤトイ３２０を設けることができる。この例では、幅方向Ｙの複数のチップ１０２あたり１本のヤトイ３２０を配置することで、製造時のヤトイ３２０の数を削減できるようになる。

【0097】

以上説明したように、光変調器１００は、パッケージの内部に、光信号を光変調し、光信号の入力導波路と出力導波路のうち一方がパッケージの一辺に対向する一端に導出され、他方が一端と直交する側面に導出されたチップと、チップの入力導波路と出力導波路にそれぞれ光結合された入力光学系および出力光学系と、を備えてなる。これにより、パッケージとチップとの間には入力光学系あるいは出力光学系の一方のみが配置され、チップの大きさ、特に、一端から他端への長さを確保できるようになる。例えば、光路長が短かいあるいは部品点数が少ない一方の光学系をパッケージとチップとの間に配置し、光路長が長いあるいは部品点数が多い他方の光学系をパッケージとチップとの間からずらした位置に配置する。これにより、チップの長さを確保でき、チップ上の相互作用長を長くとることができ、光変調器としての各種特性を向上できるようになる。

【0098】

また、チップの側面に導出される光信号の入力導波路あるいは出力導波路は、途中でほぼ直交する方向に折曲してもよい。これにより、チップの一端側に、入力導波路あるいは出力導波路の一方を配置し、チップの側面側に入力導波路あるいは出力導波路の他方を配置でき、対応する光学系をそれぞれチップの一端側と側面側に配置できるようになる。

【0099】

また、チップには、入力導波路と出力導波路が形成された領域を覆うヤトイを設けてもよい。このヤトイにより、チップの一端側に形成されている入力導波路と出力導波路とを纏めて保護することができるようになる。

【0100】

また、入力導波路がチップの一端に導出され、出力導波路がチップの側面に導出され、入力光学系は、パッケージの一辺と、チップの一端との間に設けられ、出力光学系は、パッケージの側面側にずらした位置に配置された構成としてもよい。例えば、入力光学系の光路長が短いあるいは部品点数が少ない場合、この入力光学系をパッケージとチップとの間に配置する。この場合、光路長が長いあるいは部品点数が多い出力光学系をパッケージとチップとの間からずらしたチップの側部側に配置する。これにより、チップの長さを確保でき、チップ上の相互作用長を長くとることができ、光変調器としての各種特性を向上できるようになる。

【0101】

また、入力導波路は一つの導波路を有し、出力導波路は異なる偏波に対応する二つの導波路を有し、出力光学系は、光路を直交する方向に変更する光路変更素子と、偏波回転素子と、偏波結合素子と、を含み構成してもよい。これにより、出力導波路は、変調後の光信号Ｘ，Ｙを二つの導波路から出力することができる。この場合、チップの側部から光信号を出力する出力光学系をパッケージの一辺に向けて光路変更素子により光路変更し、偏波回転素子により一方の偏波を回転させ、偏波結合素子により偏波を結合して出力することができる。

【0102】

また、入力光学系の光路変更素子と偏波結合素子とを一つの部品で構成してもよい。これにより、入力光学系の部品点数を削減して光路長を短くでき、その分だけチップの長さを長くでき、より特性向上を図れるようになる。

【0103】

また、出力光学系は、二つの導波路に対応した二つのレンズのアレイを有する構成としてもよい。これにより、出力光学系の部品点数を削減できる。また、二つの導波路間の間隔を短くでき、その分だけチップの長さを長くでき、より特性向上を図れるようになる。

【0104】

また、入力光学系は、入射側と出射側で焦点距離が異なる一つのレンズを有することとしてもよい。これにより、入力光学系の部品点数を削減できる。また、光ファイバ等から出射された拡散光をチップの入力導波路に主束して入射させることができるようになる。

【0105】

また、入力光学系は、光ファイバをチップの入力導波路に直接接合した構成としてもよい。これにより、入力光学系の部品点数を削減できる。また、入力光の光損失を低減できるようになる。

【0106】

また、出力導波路がチップの一端に導出され、入力導波路がチップの側面に導出され、出力光学系は、パッケージの一辺と、チップの一端との間に設けられ、入力光学系は、パッケージの側面側にずらした位置に配置された構成としてもよい。これにより、チップの一端には、入力光学系あるいは出力光学系の一方のみが配置されるため、この一端に入力光学系と出力光学系を配置する制約を無くすことができ、パッケージ内に入力光学系と出力光学系を余裕をもって配置できるようになる。

【0107】

また、入力導波路は一つの導波路を有し、出力導波路は異なる偏波に対応する二つの導波路を有し、入力光学系は、光路を直交する方向に変更する光路変更素子を含み、出力光学系は、偏波回転素子と、偏波結合素子と、を含み構成してもよい。これにより、チップの側部に配置された入力光学系を介してチップの入力導波路に光信号を入力できる。また、出力導波路からは、変調後の光信号Ｘ，Ｙを二つの導波路から出力することができるようになる。

【0108】

また、出力光学系は、二つの導波路に対応した二つのレンズのアレイを有する構成としてもよい。これにより、出力光学系の部品点数を削減できる。

【0109】

また、入力光学系のレンズと、光路変更素子とが一つの部品からなることとしてもよい。これにより、入力光学系の部品点数を削減できる。

【0110】

また、入力光学系は、光ファイバが光路変更素子に直接接合され、光路変更素子がチップの入力導波路に直接接合されてなることとしてもよい。これにより、入力光学系の部品点数を削減できる。また、入力光の光損失を低減できるようになる。

【0111】

また、チップは、ニオブ酸リチウムからなることとしてもよい。これにより、光変調時所定の特性を得ることができるようになる。また、チップは、ニオブ酸リチウムからなる薄膜ＬＮ構造としてもよい。これにより、チップ全体の大きさを小さくし、かつ特性向上を図ることができる。また、入力導波路および出力導波路を導波する光の閉じ込めが強く、導波路の大きさを小さくできるようになる。例えば、入力導波路または出力導波路のうちチップの側面に導出する方の導波路は折曲形成する必要があるが、この折曲部分を小さな曲率半径で形成できるため、折曲部分が長さ方向にスペースを取る必要がなく、その分だけチップを長く形成でき、特性向上できる。

【0112】

また、入力光学系および出力光学系の少なくともいずれかの光学部品の一部は、パッケージの一辺に設けられる光ファイバの光ファイバブーツの内部に配置してもよい。これにより、例えば、光路長が長い、あるいは部品点数が多い出力光学系をパッケージの一辺とチップの一端との間に配置した場合でも、パッケージ内におけるチップの長さを確保できるようになる。

【0113】

また、光変調器に用いるチップの製造方法として、ウェハ上に複数のチップをマトリクス状に配置し、複数のチップの一端に入力導波路および出力導波路を形成し、複数のチップの表面上に、一端に形成された入力導波路および出力導波路を繋ぐヤトイを接合し、ウェハを複数のチップの領域別にダイシングで分離する、工程を含んでもよい。ウェハ上で複数のチップを製造する際、複数のチップの一端に入力導波路および出力導波路をまとめた箇所に形成する。そして、複数のチップの一端に形成された入力導波路および出力導波路部分を繋ぐ形で１本のヤトイを配置および接合することで、チップを簡単に製造できるようになる。

【0114】

このような光変調器によれば、例えば、ＨＢ－ＣＤＭのようにパッケージの一辺から光信号を入出力する構成であっても、パッケージ内部のチップ、ドライバ、入出力の光学系等、の各種部品を適切に配置でき、光変調器の各種特性を向上できるようになる。

【0115】

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

【0116】

（付記１）パッケージの一辺から光信号が入出力される光変調器において、
前記パッケージの内部に、
前記光信号を光変調し、前記光信号の入力導波路と出力導波路のうち一方が前記パッケージの前記一辺に対向する一端に導出され、他方が前記一端と直交する側面に導出されたチップと、
前記チップの前記入力導波路に光結合された入力光学系と、
前記チップの前記出力導波路に光結合された出力光学系と、
を備えたことを特徴とする光変調器。

【0117】

（付記２）前記チップの前記側面に導出される前記光信号の入力導波路あるいは出力導波路は、途中でほぼ直交する方向に折曲されていることを特徴とする付記１に記載の光変調器。

【0118】

（付記３）前記チップには、前記入力導波路と前記出力導波路が形成された領域を覆うヤトイが設けられたことを特徴とする付記１または２に記載の光変調器。

【0119】

（付記４）前記入力導波路が前記チップの前記一端に導出され、前記出力導波路が前記チップの前記側面に導出され、
前記入力光学系は、前記パッケージの前記一辺と、前記チップの前記一端との間に設けられ、
前記出力光学系は、前記パッケージの前記側面側の位置に配置された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。

【0120】

（付記５）前記入力導波路は一つの導波路を有し、前記出力導波路は異なる偏波に対応する二つの導波路を有し、
前記出力光学系は、光路を直交する方向に変更する光路変更素子と、偏波回転素子と、偏波結合素子と、を含むことを特徴とする付記４に記載の光変調器。

【0121】

（付記６）前記入力光学系の前記光路変更素子と前記偏波結合素子とが一つの部品からなることを特徴とする付記５に記載の光変調器。

【0122】

（付記７）前記出力光学系は、前記二つの導波路に対応した二つのレンズのアレイを有することを特徴とする付記５または６に記載の光変調器。

【0123】

（付記８）前記入力光学系は、入射側と出射側で焦点距離が異なる一つのレンズを有することを特徴とする付記５～７のいずれか一つに記載の光変調器。

【0124】

（付記９）前記入力光学系は、光ファイバを前記チップの前記入力導波路に直接接合してなることを特徴とする付記５～７のいずれか一つに記載の光変調器。

【0125】

（付記１０）前記出力導波路が前記チップの前記一端に導出され、前記入力導波路が前記チップの前記側面に導出され、
前記出力光学系は、前記パッケージの前記一辺と、前記チップの前記一端との間に設けられ、
前記入力光学系は、前記パッケージの前記側面側の位置に配置された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。

【0126】

（付記１１）前記入力導波路は一つの導波路を有し、前記出力導波路は異なる偏波に対応する二つの導波路を有し、
前記入力光学系は、光路を直交する方向に変更する光路変更素子を含み、
前記出力光学系は、偏波回転素子と、偏波結合素子と、を含むことを特徴とする付記１０に記載の光変調器。

【0127】

（付記１２）前記出力光学系は、前記二つの導波路に対応した二つのレンズのアレイを有することを特徴とする付記１１に記載の光変調器。

【0128】

（付記１３）前記入力光学系のレンズと、前記光路変更素子とが一つの部品からなることを特徴とする付記１１または１２に記載の光変調器。

【0129】

（付記１４）前記入力光学系は、光ファイバが前記光路変更素子に直接接合され、前記光路変更素子が前記チップの前記入力導波路に直接接合されてなることを特徴とする付記１１または１２に記載の光変調器。

【0130】

（付記１５）前記チップは、ニオブ酸リチウムからなることを特徴とする付記１～１４のいずれか一つに記載の光変調器。

【0131】

（付記１６）前記チップは、ニオブ酸リチウムからなる薄膜ＬＮ構造であることを特徴とする付記１５に記載の光変調器。

【0132】

（付記１７）前記入力光学系および前記出力光学系の少なくともいずれかの光学部品の一部は、前記パッケージの前記一辺に設けられる光ファイバの光ファイバブーツの内部に配置されたことを特徴とする付記１～１６のいずれか一つに記載の光変調器。

【0133】

（付記１８）ウェハ上に複数のチップをマトリクス状に配置し、
複数の前記チップの一端に入力導波路および出力導波路を形成し、
複数の前記チップの表面上に、前記一端に形成された前記入力導波路および前記出力導波路を繋ぐヤトイを接合し、
前記ウェハを複数の前記チップの領域別にダイシングで分離する、
ことを特徴とする光変調器のチップの製造方法。

【符号の説明】

【0134】

１００ 光変調器
１０１ パッケージ
１０２ チップ
１０３ 終端基板
１１１ 入力光学系
１１２ 出力光学系
１１３ ドライバ
１２０ ＩＱ変調部
１２１ 入力導波路
１２２ 出力導波路
１３１ 入力光ファイバ
１３２ 出力光ファイバ
１３３ ファイバブーツ
２００ 光導波路
２０１ ＲＦ電極
２０２ ＤＣ電極
３０１，３０２，３１１，３１５，６０１ レンズ
３１２ 光路変換プリズム
３１３ １／２λ波長板
３２０ ヤトイ
４０１ 光路変換兼ＰＣＢプリズム
５０１ レンズアレイ
７０１ ガラスブロック
１１０１ レンズ兼光路変換プリズム
１３０１ ウェハ
Ｄ ダイシングライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】