特許 7600724 光変調器の製造方法、試験方法、および試験プログラム、ならびに光送信装置

(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】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】光変調器の製造方法、試験方法、および試験プログラム、ならびに光送信装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20241210BHJP

   H04B 10/516 20130101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

G02F1/01 B

H04B10/516

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021012460

(22)【出願日】2021-01-28

(65)【公開番号】P2022115725

(43)【公開日】2022-08-09

【審査請求日】2023-10-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 務

(72)【発明者】

【氏名】河野 直哉

【審査官】山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０８７８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１２６０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１０７７９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０９３２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００ー１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１ー７／００

Ｈ０４Ｂ １０／００ー１０／９０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴＣｈｉｎａ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光変調器の製造方法であって、
前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、
前記マッハツェンダ変調器は、第１電極、第２電極、第１アーム導波路および第２アーム導波路を有し、
前記第１電極は、前記第１アーム導波路に設けられ、
前記第２電極は、前記第２アーム導波路に設けられ、
前記製造方法は、
前記マッハツェンダ変調器を用意する工程と、
前記第１アーム導波路における光の透過率および前記第２アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記第１電極に印加される電圧と前記第１アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係である第１の関係、および前記第２電極に印加される電圧と前記第２アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係である第２の関係を取得する工程と、
前記第１の関係および前記第２の関係に基づいて、前記第１アーム導波路における位相の変化量と前記第２アーム導波路における位相の変化量との差の範囲が所定の大きさになるような、前記第１電極に印加される電圧および前記第２電極に印加される電圧を取得する工程と、
前記取得する工程で取得された、前記第１電極に印加される電圧および前記第２電極に印加される電圧を記憶部に記憶させる工程と、を有する光変調器の製造方法。

【請求項2】

前記マッハツェンダ変調器を用意する工程は、複数の前記マッハツェンダ変調器を用意する工程であり、
前記第１の関係および前記第２の関係を取得する工程と、前記第１電極に印加される電圧および前記第２電極に印加される電圧を取得する工程とは、前記複数のマッハツェンダ変調器のそれぞれに対して行われる請求項１に記載の光変調器の製造方法。

【請求項3】

前記マッハツェンダ変調器を用意する工程は、親マッハツェンダ変調器を用意する工程と、子マッハツェンダ変調器を用意する工程とを含み、
前記第１の関係および前記第２の関係を取得する工程と、前記第１電極に印加される電圧および前記第２電極に印加される電圧を取得する工程とは、前記親マッハツェンダ変調器および前記子マッハツェンダ変調器のそれぞれに対して行われる、請求項１または請求項２に記載の光変調器の製造方法。

【請求項4】

前記第１電極に印加される電圧は、第１電圧と第２電圧との和であり、
前記第２電極に印加される電圧は、前記第１電圧と前記第２電圧との差であり、
前記電圧を取得する工程は、前記位相の変化量の範囲が前記所定の大きさになる前記第１電圧を取得する工程である、請求項１に記載の光変調器の製造方法。

【請求項5】

前記電圧を取得する工程において、前記位相の変化量の範囲が前記所定の大きさになる前記第１電圧のうち最小値を取得する請求項４に記載の光変調器の製造方法。

【請求項6】

前記第１アーム導波路および前記第２アーム導波路それぞれにおける光の透過率である第１透過率を測定する工程と、
前記第１アーム導波路および前記第２アーム導波路それぞれにおける光の透過率である第２透過率を算出する工程と、をさらに有し、
前記第２透過率を算出する工程において、
前記第１アーム導波路における前記第２透過率を、前記第１アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量の関数として表し、かつ前記第１アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量を前記第１電極に印加される電圧の関数として表すことで、前記第１アーム導波路における前記第２透過率を算出し、
前記第２アーム導波路における前記第２透過率を、前記第２アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量の関数として表し、かつ前記第２アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量を前記第２電極に印加される電圧の関数として表すことで、前記第２アーム導波路における前記第２透過率を算出し、
前記第１の関係および前記第２の関係を取得する工程において、前記第１アーム導波路および前記第２アーム導波路のそれぞれで、前記第１透過率に近づくように前記第２透過率を調整することで、前記第１の関係および前記第２の関係を取得する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光変調器の製造方法。

【請求項7】

前記マッハツェンダ変調器を用意する工程は、前記マッハツェンダ変調器を形成する工程を含み、
前記マッハツェンダ変調器を形成する工程は、第１半導体層と、コア層と、第２半導体層と、を有する前記第１アーム導波路および前記第２アーム導波路を形成する工程を含み、
前記第１半導体層、前記コア層および前記第２半導体層は、順に積層され、
前記第１半導体層は第１の導電型を有し、
前記第２半導体層は第２の導電型を有する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光変調器の製造方法。

【請求項8】

光変調器の試験方法であって、
前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、
前記マッハツェンダ変調器は、第１電極、第２電極、第１アーム導波路および第２アーム導波路を有し、
前記第１電極は、前記第１アーム導波路に設けられ、
前記第２電極は、前記第２アーム導波路に設けられ、
前記試験方法は、
前記第１アーム導波路における光の透過率および前記第２アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記第１電極に印加される電圧と前記第１アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係である第１の関係、および前記第２電極に印加される電圧と前記第２アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係である第２の関係を取得する工程と、
前記第１の関係および前記第２の関係に基づいて、前記第１アーム導波路における位相の変化量と前記第２アーム導波路における位相の変化量との差の範囲が所定の大きさになるような、前記第１電極に印加される電圧および前記第２電極に印加される電圧を取得する工程と、を有する光変調器の試験方法。

【請求項9】

光変調器の試験プログラムであって、
前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、
前記マッハツェンダ変調器は、第１電極、第２電極、第１アーム導波路および第２アーム導波路を有し、
前記第１電極は、前記第１アーム導波路に設けられ、
前記第２電極は、前記第２アーム導波路に設けられ、
前記試験プログラムは、
コンピュータに、
前記第１アーム導波路における光の透過率および前記第２アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記第１電極に印加される電圧と前記第１アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係である第１の関係、および前記第２電極に印加される電圧と前記第２アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係である第２の関係を取得する処理と、
前記第１の関係および前記第２の関係に基づいて、前記第１アーム導波路における位相の変化量と前記第２アーム導波路における位相の変化量との差の範囲が所定の大きさになるような、前記第１電極に印加される電圧および前記第２電極に印加される電圧を取得する処理と、を実行させる光変調器の試験プログラム。

【請求項10】

複数のマッハツェンダ変調器と、
記憶部と、を具備し、
前記複数のマッハツェンダ変調器は、第１電極、第２電極、第１アーム導波路および第２アーム導波路を有し、
前記第１電極は、前記第１アーム導波路に設けられ、
前記第２電極は、前記第２アーム導波路に設けられ、
前記記憶部は、前記複数のマッハツェンダ変調器ごとに、前記第１アーム導波路における位相の変化量と前記第２アーム導波路における位相の変化量との差の範囲が所定の大きさになるような、前記第１電極に印加する電圧および前記第２電極に印加する電圧を記憶する光送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は光変調器の製造方法、試験方法、および試験プログラム、ならびに光送信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体層で形成され、光を変調するマッハツェンダ変調器が開発されている（特許文献１および２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１６４２４３号公報

【文献】特開２０１６－１１１３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光はマッハツェンダ変調器のアーム導波路を伝搬する。マッハツェンダ変調器に電圧を印加することで、光の位相を調整することができる。位相を所望の大きさに調整するために、電圧の印加による位相の変化量の範囲（位相調整範囲）を所定の大きさとすることが重要である。

【0005】

電圧に対する位相の変化の割合（位相調整効率）には、マッハツェンダ変調器ごとにばらつきがある。同一の電圧を複数のマッハツェンダ変調器に印加する場合、あるマッハツェンダ変調器での位相変化量は大きく、別のマッハツェンダ変調器での位相変化量は小さい。位相調整効率の小さなマッハツェンダ変調器においても、位相調整範囲を所定の大きさとするためには、電圧を増加させればよい。しかし、位相調整効率と、光の吸収損失との間には、正の相関がある。電圧を増加させることで、光の吸収損失も増大してしまう。そこで、光の吸収損失の増加を抑制することが可能な光変調器の製造方法、試験方法、および試験プログラム、ならびに光送信装置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】

【0006】

本開示に係る製造方法は、光変調器の製造方法であって、前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、前記マッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記製造方法は、前記マッハツェンダ変調器を用意する工程と、前記アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記電極に印加される電圧と、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する工程と、前記関係に基づいて、前記マッハツェンダ変調器における光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を取得する工程と、前記電圧を記憶部に記憶させる工程と、を有する。

【0007】

本開示に係る試験方法は、光変調器の試験方法であって、前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、前記マッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記試験方法は、前記アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記電極に印加される電圧と、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する工程と、前記関係に基づいて、前記マッハツェンダ変調器における光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を取得する工程と、を有する。

【0008】

本開示に係る試験プログラムは、光変調器の試験プログラムであって、前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、前記マッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記試験プログラムは、コンピュータに、前記アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記電極に印加される電圧と、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する処理と、前記関係に基づいて、前記マッハツェンダ変調器における光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を取得する処理と、を実行させる。

【0009】

本開示に係る光送信装置は、複数のマッハツェンダ変調器と、記憶部と、を具備し、前記複数のマッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記記憶部は、前記複数のマッハツェンダ変調器ごとに、光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を記憶する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、光の吸収損失の増加を抑制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】図１Ａは、第１実施形態に係る光送信装置を例示するブロック図である。

【図1B】図１Ｂは制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図2A】図２Ａは、光変調器を例示する平面図である。

【図2B】図２Ｂは、図２Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。

【図3】図３は、子マッハツェンダ変調器における差動電圧と位相変化量との関係を例示する図である。

【図4A】図４Ａは、電圧と位相変化量との関係を例示する図である。

【図4B】図４Ｂは、電圧と位相変化量との関係を例示する図である。

【図5A】図５Ａは、差動電圧と位相変化量との関係を例示する図である。

【図5B】図５Ｂは、差動電圧と位相変化量との関係を例示する図である。

【図6A】図６Ａは、電圧と光の吸収損失の変化量との関係を例示する図である。

【図6B】図６Ｂは、電圧と光の吸収損失の変化量との関係を例示する図である。

【図7A】図７Ａは、差動電圧と位相変化量との関係を例示する図である。

【図7B】図７Ｂは、差動電圧と位相変化量との関係を例示する図である。

【図8】図８は、光変調器の製造方法を例示するフローチャートである。

【図9】図９は、試験を例示するフローチャートである。

【図10A】図１０Ａは、算出された位相変化量を例示する図である。

【図10B】図１０Ｂは、算出された吸収損失の変化量を例示する図である。

【図11A】図１１Ａは、算出された透過率を例示する図である。

【図11B】図１１Ｂは、測定された透過率と最適化後の透過率とを例示する図である。

【図12A】図１２Ａは、最適化後の位相変化量を例示する図である。

【図12B】図１２Ｂは、最適化後の吸収損失の変化量を例示する図である。

【図13】図１３は、中心電圧と位相調整範囲との関係を例示する図である。

【図14】図１４は、測定された透過率と最適化後の透過率とを例示する図である。

【図15A】図１５Ａは、最適化後の位相変化量を例示する図である。

【図15B】図１５Ｂは、最適化後の吸収損失の変化量を例示する図である。

【図16】図１６は、中心電圧と位相調整範囲との関係を例示する図である。

【図17】図１７は、測定された透過率と最適化後の透過率とを例示する図である。

【図18A】図１８Ａは、最適化後の位相変化量を例示する図である。

【図18B】図１８Ｂは、最適化後の吸収損失の変化量を例示する図である。

【図19】図１９は、中心電圧と位相調整範囲との関係を例示する図である。

【図20A】図２０Ａは、吸収損失量を例示する図である。

【図20B】図２０Ｂは、消光比を例示する図である。

【図21A】図２１Ａは、吸収損失量を例示する図である。

【図21B】図２１Ｂは、消光比を例示する図である。

【図22A】図２２Ａは、吸収損失量を例示する図である。

【図22B】図２２Ｂは、消光比を例示する図である。

【図23A】図２３Ａは、吸収損失量を例示する図である。

【図23B】図２３Ｂは、消光比を例示する図である。

【図24A】図２４Ａは、吸収損失量を例示する図である。

【図24B】図２４Ｂは、消光比を例示する図である。

【図25A】図２５Ａは、吸収損失量を例示する図である。

【図25B】図２５Ｂは、消光比を例示する図である。

【図26】図２６は、光変調器を例示する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0013】

本開示の一形態は、（１）光変調器の製造方法であって、前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、前記マッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記製造方法は、前記マッハツェンダ変調器を用意する工程と、前記アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記電極に印加される電圧と、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する工程と、前記関係に基づいて、前記マッハツェンダ変調器における光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を取得する工程と、前記電圧を記憶部に記憶させる工程と、を有する光変調器の製造方法である。取得された電圧をマッハツェンダ変調器に印加することで、位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（２）前記マッハツェンダ変調器を用意する工程は、複数の前記マッハツェンダ変調器を用意する工程であり、前記電圧と前記位相の変化量との関係を取得する工程と、前記電圧を取得する工程とは、前記複数のマッハツェンダ変調器のそれぞれに対して行われてもよい。複数のマッハツェンダ変調器ごとに電圧が最適化される。最適化された電圧をマッハツェンダ変調器に印加することで、位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（３）前記マッハツェンダ変調器を用意する工程は、親マッハツェンダ変調器を用意する工程と、子マッハツェンダ変調器を用意する工程とを含み、前記電圧と前記位相の変化量との関係を取得する工程と、前記電圧を取得する工程とは、前記親マッハツェンダ変調器および前記子マッハツェンダ変調器のそれぞれに対して行われてもよい。親マッハツェンダ変調器および子マッハツェンダの位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（４）前記マッハツェンダ変調器を用意する工程は、第１アーム導波路と、第２アーム導波路と、第１電極と、第２電極とを有する前記マッハツェンダ変調器を用意する工程を含み、前記第１電極は、前記第１アーム導波路に設けられ、前記第２電極は、前記第２アーム導波路に設けられ、前記電圧と前記位相の変化量との関係を取得する工程は、前記第１電極に印加される電圧と前記第１アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する工程、および前記第２電極に印加される電圧と前記第２アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する工程を含み、前記マッハツェンダ変調器における光の位相の変化量の範囲は、前記第１アーム導波路における位相の変化量と前記第２アーム導波路における位相の変化量との差の範囲であり、前記電圧を取得する工程は、前記位相の変化量の範囲が前記所定の大きさになるような、前記第１電極に印加される電圧および前記第２電極に印加される電圧を取得する工程でもよい。位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（５）前記第１電極に印加される電圧は、第１電圧と第２電圧との和であり、前記第２電極に印加される電圧は、前記第１電圧と前記第２電圧との差であり、前記電圧を取得する工程は、前記位相の変化量の範囲が前記所定の大きさになる前記第１電圧を取得する工程でもよい。第１電圧を中心電圧とし、第２電圧を差動電圧として、マッハツェンダ変調器を差動駆動する。位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（６）前記アーム導波路における光の透過率である第１透過率を測定する工程と、前記アーム導波路における光の透過率である第２透過率を算出する工程と、をさらに有し、前記第２透過率を算出する工程において、前記第２透過率を、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量の関数として表し、かつ前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量を、前記電極に印加される電圧の関数として表すことで、前記第２透過率を算出し、前記電圧と前記位相の変化量との関係を取得する工程において、前記第１透過率に近づくように前記第２透過率を調整することで、前記電圧と前記位相の変化量との関係を取得してもよい。第２透過率を第１透過率に近づけることで、電圧と位相の変化量との正確性の高い関係が得られる。位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（７）前記マッハツェンダ変調器を用意する工程は、前記マッハツェンダ変調器を形成する工程を含み、前記マッハツェンダ変調器を形成する工程は、第１半導体層と、コア層と、第２半導体層と、を有する前記アーム導波路を形成する工程を含み、前記第１半導体層、前記コア層および前記第２半導体層は、順に積層され、前記第１半導体層は第１の導電型を有し、前記第２半導体層は第２の導電型を有してもよい。第１半導体層および第２半導体層にドーパントを添加する。ドーパントの熱拡散量のばらつきによって、マッハツェンダ変調器の位相調整効率にもばらつきが生じる。取得された電圧をマッハツェンダ変調器に印加することで、位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（８）光変調器の試験方法であって、前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、前記マッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記試験方法は、前記アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記電極に印加される電圧と、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する工程と、前記関係に基づいて、前記マッハツェンダ変調器における光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を取得する工程と、を有する光変調器の試験方法である。取得された電圧をマッハツェンダ変調器に印加することで、位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（９）光変調器の試験プログラムであって、前記光変調器は、マッハツェンダ変調器を有し、前記マッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記試験プログラムは、コンピュータに、前記アーム導波路における光の透過率に基づいて、前記電極に印加される電圧と、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量との関係を取得する処理と、前記関係に基づいて、前記マッハツェンダ変調器における光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を取得する処理と、を実行させる光変調器の試験プログラムである。取得された電圧をマッハツェンダ変調器に印加することで、位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。
（１０）複数のマッハツェンダ変調器と、記憶部と、を具備し、前記複数のマッハツェンダ変調器は、電極とアーム導波路とを有し、前記電極は、前記アーム導波路に設けられ、前記記憶部は、前記複数のマッハツェンダ変調器ごとに、光の位相の変化量の範囲が所定の大きさになる電圧を記憶する光送信装置である。記憶された電圧をマッハツェンダ変調器に印加することで、位相の変化量の範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。

【0014】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光変調器の製造方法、試験方法、および試験プログラム、ならびに光送信装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0015】

＜第１実施形態＞
（光送信装置）
図１Ａは、第１実施形態に係る光送信装置１００を例示するブロック図である。図１Ａに示すように、光送信装置１００は、制御部１０、波長可変レーザ素子２２、自動バイアス制御（ＡＢＣ）回路２４、ドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２６、および光変調器４０を備える。

【0016】

波長可変レーザ素子２２は、例えば半導体レーザ素子などを含む発光素子である。ＡＢＣ回路２４は、光変調器４０に位相調整のための電圧を印加し、自動バイアス制御を行う。ドライバＩＣ２６は、光変調器４０に変調信号を入力する。光変調器４０は、波長可変レーザ素子２２から入射される光を変調し、変調光を出射する。制御部１０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのコンピュータを含む。

【0017】

図１Ｂは、制御部１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１Ｂに示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）３０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、記憶装置３４（記憶部）、インターフェース３６を備える。ＣＰＵ３０、ＲＡＭ３２、記憶装置３４およびインターフェース３６は、互いにバスなどで接続されている。ＲＡＭ３２は、プログラムおよびデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置３４は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ハードディスクドライブ（ＨＨＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）などである。記憶装置３４は、後述の処理を実行するためのプログラム、および処理で得られる電圧などを記憶する。

【0018】

ＣＰＵ３０がＲＡＭ３２に記憶されるプログラムを実行することにより、制御部１０に、図１Ａに示す位相制御部１２、レーザ制御部１４、算出部１５、変調制御部１６および記憶制御部１８が実現される。位相制御部１２は、ＡＢＣ回路２４を制御し、ＡＢＣ回路２４が光変調器４０に印加する電圧を調整する。レーザ制御部１４は、波長可変レーザ素子２２を制御する。算出部１５は、後述のように透過率、位相変化量、および位相調整範囲などを算出する。変調制御部１６は、ドライバＩＣ２６を制御する。記憶制御部１８は、図１Ｂに示したＲＡＭ３２および記憶装置３４を制御し、これらにデータを記憶させる。制御部１０の各部は、回路などのハードウェアでもよい。

【0019】

（変調器）
図２Ａは、光変調器４０ａを例示する平面図である。第１実施形態では、図１Ａの光変調器４０として、光変調器４０ａを用いる。光変調器４０ａは、ＩＱ（Ｉｎ－ｐｈａｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）変調器であり、基板４１、２つの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂ、および親マッハツェンダ変調器４４ａを有する。基板４１は、例えばセラミックなどで形成された絶縁基板である。基板４１に、図１ＡのＡＢＣ回路２４、ドライバＩＣ２６および不図示のレンズなどを設けることで、光変調器４０ａを含むモジュールを形成してもよい。

【0020】

基板４１の上面に、半導体基板８０、２つの終端素子７８ａおよび７８ｂが搭載されている。終端素子７８ａおよび７８ｂは、例えば終端抵抗およびキャパシタなどを含む。２つの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂ、親マッハツェンダ変調器４４ａ、入力導波路５０および出力導波路５６は、半導体基板８０に形成されている。半導体基板８０は、４つの端面８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄを有する。端面８０ａと端面８０ｂとは互いに対向する。端面８０ｃと端面８０ｄとは互いに対向する。

【0021】

入力導波路５０の第１の端部は、半導体基板８０の４つの端面のうち端面８０ａに位置する。入力導波路５０の第２の端部は、カプラ５８に接続されている。出力導波路５６の第１の端部は、カプラ６４に接続されている。出力導波路５６の第２の端部は、半導体基板８０の４つの端面のうち端面８０ｂに位置する。カプラ５８は、１入力２出力（１×２）の多モード干渉（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ ｍｏｄｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）カプラである。カプラ６４は、２入力１出力（２×１）のＭＭＩカプラである。カプラ５８とカプラ６４との間に、２つの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂが並列に配置される。２つの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂとカプラ６４との間に、親マッハツェンダ変調器４４ａが配置される。

【0022】

（子マッハツェンダ変調器）
子マッハツェンダ変調器４２ａは、例えばＩｃｈ側の変調器である。子マッハツェンダ変調器４２ｂは、例えばＱｃｈ側の変調器である。子マッハツェンダ変調器４２ａは、アーム導波路５２ａ、５４ａおよび５４ｂ、変調電極６６ａおよび６６ｂ、位相調整電極６８ａおよび６８ｂ、グランド電極６６ｃおよび６８ｃを有する。アーム導波路５４ａは、例えばｐ側の導波路である。アーム導波路５４ｂは、例えばｎ側の導波路である。

【0023】

アーム導波路５２ａの第１の端部は、カプラ５８の２つの出力端のうち第１の出力端に接続される。アーム導波路５２ａの第２の端部は、カプラ６０ａの入力端に接続される。アーム導波路５４ａ（第１アーム導波路）の第１の端部は、カプラ６０ａの２つの出力端のうちの第１の出力端に接続される。アーム導波路５４ａの第２の端部は、カプラ６２ａの２つの入力端のうち第１の入力端に接続される。アーム導波路５４ｂ（第２アーム導波路）の第１の端部は、カプラ６０ａの２つの出力端のうちの第２の出力端に接続される。アーム導波路５４ｂの第２の端部は、カプラ６２ａの２つの入力端のうち第２の入力端に接続される。

【0024】

アーム導波路５２ａは、カプラ５８側で屈曲する。アーム導波路５４ａおよび５４ｂは、カプラ６０ａ側で屈曲し、カプラ６２ａ側で屈曲する。これら屈曲した部分以外において、アーム導波路５２ａ、５４ａおよび５４ｂは互いに平行であり、かつ半導体基板８０の端面８０ｃと平行である。

【0025】

変調電極６６ａおよび位相調整電極６８ａは、アーム導波路５４ａの上に設けられている。変調電極６６ａと位相調整電極６８ａ（第１電極）とは、互いに離間し、カプラ６０ａ側からカプラ６２ａ側に向けて順に並ぶ。変調電極６６ｂおよび位相調整電極６８ｂは、アーム導波路５４ｂの上に設けられている。変調電極６６ｂと位相調整電極６８ｂ（第２電極）とは、互いに離間し、カプラ６０ａ側からカプラ６２ａ側に向けて順に並ぶ。

【0026】

アーム導波路５４ａおよび５４ｂの延伸方向とは交差する方向において、変調電極６６ａと変調電極６６ｂとは対向する。グランド電極６６ｃは、変調電極６６ａと変調電極６６ｂとの間に位置する。位相調整電極６８ａと位相調整電極６８ｂとは対向する。グランド電極６８ｃは、位相調整電極６８ａと位相調整電極６８ｂとの間に位置する。変調電極６６ａおよび６６ｂ、位相調整電極６８ａおよび６８ｂ、グランド電極６６ｃおよび６８ｃは、アーム導波路５４ａおよび５４ｂと同じ方向に延伸し、半導体基板８０の端面８０ｃに平行である。

【0027】

配線７２ａおよび７４ａは、変調電極６６ａに電気的に接続される。配線７２ａは、変調電極６６ａの第１の端部から、半導体基板８０の端面８０ａまで延伸する。配線７４ａは、変調電極６６ａの第２の端部から、半導体基板８０の端面８０ｃまで延伸する。配線７２ｂおよび７４ｂは、変調電極６６ｂに電気的に接続される。配線７２ｂは、変調電極６６ｂの第１の端部から端面８０ａまで延伸する。配線７４ｂは、変調電極６６ｂの第２の端部から端面８０ｃまで延伸する。配線７２ｃおよび７４ｃは、グランド電極６６ｃに電気的に接続される。配線７２ｃは、グランド電極６６ｃの第１の端部から端面８０ａまで延伸する。配線７４ｃは、グランド電極６６ｃの第２の端部から端面８０ｃまで延伸する。

【0028】

変調電極６６ａは、配線７２ａを介して、図１Ａに示したドライバＩＣ２６と電気的に接続される。変調電極６６ｂは、配線７２ｂを介してドライバＩＣ２６と電気的に接続される。グランド電極６６ｃは、配線７２ｃを介してドライバＩＣ２６と電気的に接続される。配線７４ａ、７４ｂおよび７４ｃは、ボンディングワイヤにより終端素子７８ａに電気的に接続される。

【0029】

配線７５ａは、位相調整電極６８ａに電気的に接続されている。配線７５ｂは、位相調整電極６８ｂに電気的に接続されている。配線７５ｃは、グランド電極６８ｃに電気的に接続されている。配線７５ａ、７５ｂおよび７５ｃは、端面８０ｃまで延伸する。位相調整電極６８ａは、配線７５ａを介して、ＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。位相調整電極６８ｂは、配線７５ｂを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。グランド電極６８ｃは、配線７５ｃを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。

【0030】

子マッハツェンダ変調器４２ｂは、アーム導波路５２ｂ、５４ｃおよび５４ｄ、変調電極６６ｄおよび６６ｅ、位相調整電極６８ｄおよび６８ｅ、グランド電極６６ｆおよび６８ｆを有する。アーム導波路５４ｃ（第１アーム導波路）は、例えばｐ側の導波路である。アーム導波路５４ｄ（第２アーム導波路）は、例えばｎ側の導波路である。

【0031】

アーム導波路５２ｂの第１の端部は、カプラ５８の第２の出力端に接続される。アーム導波路５２ｂの第２の端部は、カプラ６０ｂの入力端に接続される。アーム導波路５４ｃおよび５４ｄは、カプラ６０ｂとカプラ６２ｂとに接続される。子マッハツェンダ変調器４２ｂのアーム導波路の長さは、子マッハツェンダ変調器４２ａの対応するアーム導波路の長さに等しい。子マッハツェンダ変調器４２ｂのアーム導波路の形状は、子マッハツェンダ変調器４２ａの対応するアーム導波路の形状と同じである。

【0032】

変調電極６６ｄおよび位相調整電極６８ｄ（第１電極）は、アーム導波路５４ｃの上に設けられている。変調電極６６ｅおよび位相調整電極６８ｅ（第２電極）は、アーム導波路５４ｄの上に設けられている。グランド電極６６ｆは、変調電極６６ｄと変調電極６６ｅとの間に設けられている。グランド電極６８ｆは、位相調整電極６８ｄと位相調整電極６８ｅとの間に設けられている。

【0033】

配線７２ｄおよび７４ｄは、変調電極６６ｄに電気的に接続されている。配線７２ｅおよび７４ｅは、変調電極６６ｅに電気的に接続されている。配線７２ｆおよび７４ｆは、グランド電極６６ｆに電気的に接続されている。配線７２ｄ、７２ｅおよび７２ｆは、半導体基板８０の端面８０ａまで延伸する。変調電極６６ｄは、配線７２ｄを介してドライバＩＣ２６と電気的に接続される。変調電極６６ｅは、配線７２ｅを介してドライバＩＣ２６と電気的に接続される。グランド電極６６ｆは、配線７２ｆを介してドライバＩＣ２６と電気的に接続される。配線７４ｄ、７４ｅおよび７４ｆは、半導体基板８０の端面８０ｄまで延伸し、終端素子７８ｂに電気的に接続される。

【0034】

配線７５ｄは、位相調整電極６８ｄに電気的に接続されている。配線７５ｅは、位相調整電極６８ｅに電気的に接続されている。配線７５ｆは、グランド電極６８ｆに電気的に接続されている。配線７５ｄ、７５ｅおよび７５ｆは、端面８０ｄまで延伸する。位相調整電極６８ｄは、配線７５ｄを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。位相調整電極６８ｅは、配線７５ｅを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。グランド電極６８ｆは、配線７５ｆを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。

【0035】

変調電極６６ａ、６６ｂ、６６ｄおよび６６ｅの長さ、グランド電極６６ｃおよび６６ｆの長さは、互いに等しい。位相調整電極６８ａ、６８ｂ、６８ｄおよび６８ｅの長さは、互いに等しく、変調電極の長さより小さい。グランド電極６８ｃおよび６８ｆの長さは互いに等しく、位相調整電極の長さより小さい。

【0036】

（親マッハツェンダ変調器）
親マッハツェンダ変調器４４ａは、アーム導波路５５ａおよび５５ｂ、位相調整電極７０ａおよび７０ｂ、ならびにグランド電極７０ｃを有する。アーム導波路５５ａ（第１アーム導波路）の第１の端部は、カプラ６２ａの出力端に接続されている。アーム導波路５５ｂ（第２アーム導波路）の第１の端部は、カプラ６２ｂの出力端に接続されている。アーム導波路５５ａおよび５５ｂそれぞれの第２の端部は、カプラ６４の入力端に接続されている。アーム導波路５５ａおよび５５ｂは、子マッハツェンダ変調器に近い側では半導体基板８０の端面８０ｃに平行であり、カプラ６４に近い側では屈曲する。

【0037】

位相調整電極７０ａ（第１電極）は、アーム導波路５５ａの上に設けられている。位相調整電極７０ｂ（第２電極）は、アーム導波路５５ｂの上に設けられている。グランド電極７０ｃは、アーム導波路５５ａとアーム導波路５５ｂとの間に設けられている。位相調整電極７０ａおよび７０ｂ、グランド電極７０ｃは、アーム導波路と同じ方向に延伸し、端面８０ｃに平行である。

【0038】

配線７６ａは、位相調整電極７０ａの端部に電気的に接続され、端面８０ｃまで延伸する。配線７６ｂは、位相調整電極７０ｂの端部に電気的に接続され、端面８０ｄまで延伸する。配線７６ｃは、グランド電極７０ｃの端部に電気的に接続され、端面８０ｃまで延伸する。位相調整電極７０ａは、配線７６ａを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。位相調整電極７０ｂは、配線７６ｂを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。グランド電極７０ｃは、配線７６ｃを介してＡＢＣ回路２４と電気的に接続される。

【0039】

図２Ｂは、図２Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図であり、子マッハツェンダ変調器４２ａの断面を図示している。子マッハツェンダ変調器４２ｂおよび親マッハツェンダ変調器４４ａも、子マッハツェンダ変調器４２ａと同様の構成を有する。

【0040】

図２Ｂに示すように、半導体基板８０の上面に、クラッド層８２（第１半導体層）が設けられている。クラッド層８２は、２つの位置において、半導体基板８０とは反対側（図中の上方）に突出する。当該突出部分に、コア層８４、クラッド層８６、およびコンタクト層８８が、順に積層されている。クラッド層８２、コア層８４、クラッド層８６、およびコンタクト層８８が、メサ状のアーム導波路５４ａおよび５４ｂを形成する。クラッド層８６およびコンタクト層８８は、第２半導体層に対応する。

【0041】

半導体基板８０は、例えば半絶縁性のインジウムリン（ＩｎＰ）で形成されている。クラッド層８２は、例えば厚さ８００ｎｍのｎ型ＩｎＰ（ｎ－ＩｎＰ）で形成されている。クラッド層８６は、例えば厚さ１３００ｎｍのｐ－ＩｎＰで形成されている。コンタクト層８８は、例えば厚さ２００ｎｍのｐ－ＩｎＧａＡｓで形成されている。ｎ型のクラッド層８２には、例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされている。ｐ型のクラッド層８６およびコンタクト層８８には、例えば亜鉛（Ｚｎ）がドープされている。

【0042】

コア層８４は、例えば多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）を有する。コア層８４は、交互に積層された複数の井戸層とバリア層とを含む。井戸層は、例えばアルミニウムガリウムインジウム砒素（ＡｌＧａＩｎＡｓ）で形成される。バリア層は、例えばアルミニウムインジウム砒素（ＡｌＩｎＡｓ）で形成される。コア層８４の厚さは、例えば５００ｎｍである。

【0043】

半導体基板８０の上面、クラッド層８２の表面、アーム導波路５４ａおよび５４ｂの側面および上面は、絶縁膜８１に覆われる。絶縁膜８１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの絶縁体で形成されている。樹脂層８５は、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ：Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）などで形成され、絶縁膜８１の表面を覆う。絶縁膜８１および樹脂層８５は、クラッド層８２の上面のうちアーム導波路間の部分に開口部を有し、アーム導波路５４ａおよび５４ｂの上に開口部を有する。

【0044】

変調電極６６ａは、アーム導波路５４ａの上に設けられている。変調電極６６ｂは、アーム導波路５４ｂの上に設けられている。変調電極６６ａおよび６６ｂは、絶縁膜８１および樹脂層８５の開口部から露出するコンタクト層８８と電気的に接続される。グランド電極６６ｃは、クラッド層８２の上に設けられ、絶縁膜８１および樹脂層８５から露出するクラッド層８２と電気的に接続される。図２Ａに示す位相調整電極６８ａおよび６８ｂも、コンタクト層８８の上面に設けられている。グランド電極６８ｃも、クラッド層８２の上面に設けられている。

【0045】

変調電極および位相調整電極は、それぞれオーミック電極層および配線層を有する。オーミック電極層は、例えば白金（Ｐｔ）の層、チタン（Ｔｉ）の層、白金（Ｐｔ）の層、および金（Ａｕ）の層を含む。これらの層は、コンタクト層８８側から順に積層されている。配線層は、例えばＡｕなどで形成され、オーミック電極層の上面に接触する。グランド電極は、例えば合金層およびＡｕ層を有する。合金層は、例えばＡｕ、ゲルマニウム（Ｇｅ）およびニッケル（Ｎｉ）の合金で形成される。Ａｕ層は、合金層の上面に接触する。図２Ａに示した配線は、図２Ｂの樹脂層８５の上に設けられ、例えばＡｕなどの金属で形成される。

【0046】

（光送信装置の動作）
次に光送信装置１００の動作について説明する。図１Ａに示す制御部１０のレーザ制御部１４は、波長可変レーザ素子２２に光を出射させる。図２Ａに示す光変調器４０ａの入力導波路５０に入射した光は、カプラ５８において分岐し、アーム導波路５２ａおよび５２ｂを伝搬する。アーム導波路５２ａを伝搬する光は、カプラ６０ａにおいて分岐し、アーム導波路５４ａおよび５４ｂを伝搬する。アーム導波路５２ｂを伝搬する光は、カプラ６０ｂにおいて分岐し、アーム導波路５４ｃおよび５４ｄを伝搬する。

【0047】

図１Ａの制御部１０の変調制御部１６は、送信データに基づいて変調信号を生成し、ドライバＩＣ２６に入力する。ドライバＩＣ２６から、子マッハツェンダ変調器４２ａの変調電極６６ａおよび６６ｂに変調信号が入力される。ドライバＩＣ２６から、子マッハツェンダ変調器４２ｂの変調電極６６ｄおよび６６ｅに、変調信号が入力される。変調信号の入力により、アーム導波路の屈折率が変化し、光の変調が行われる。

【0048】

アーム導波路５４ａを伝搬する変調光と、アーム導波路５４ｂを伝搬する変調光とは、カプラ６２ａで合波する。合波後の変調光は、親マッハツェンダ変調器４４ａのアーム導波路５５ａを伝搬する。アーム導波路５４ｃを伝搬する変調光と、アーム導波路５４ｄを伝搬する変調光とは、カプラ６２ｂで合波する。合波後の変調光は、親マッハツェンダ変調器４４ａのアーム導波路５５ｂを伝搬する。アーム導波路５５ａを伝搬する光と、アーム導波路５５ｂを伝搬する光とは、カプラ６４で合波し、出力導波路５６を伝搬する。変調光は、出力導波路５６から、光変調器４０ａの外に出射される。

【0049】

制御部１０の位相制御部１２は、ＡＢＣ回路２４を用いて自動バイアス制御を行い、光の位相を調整する。ＡＢＣ回路２４が、位相調整電極に電圧を印加することで、アーム導波路の屈折率が変化し、光路長が変化する。光路長の変化により、アーム導波路を伝搬する光の位相が変化する。位相制御部１２は、親マッハツェンダ変調器４４ａにおける光の位相と、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂそれぞれにおける光の位相とを、独立に制御することができる。

【0050】

子マッハツェンダ変調器４２ａに変調信号が入力されていない状態で、アーム導波路５４ａを伝搬する光と、アーム導波路５４ｂを伝搬する光との位相差がπ（ｒａｄ）、またはπ±２π×ｎ（ｎは負または正の整数）になる。すなわち、子マッハツェンダ変調器４２ａは消光点に調整される。子マッハツェンダ変調器４２ｂも消光点に調整される。消光点に調整された状態が、子マッハツェンダ変調器の動作点である。

【0051】

親マッハツェンダ変調器４４ａのアーム導波路５５ａを伝搬する変調光と、アーム導波路５５ｂを伝搬する変調光との位相差が、０．５π（ｒａｄ）、または０．５πに等価な値になる。０．５πに等価な値は、０．５π±２π×ｎ、１．５π±２π×ｎである（ｎは負または正の整数）。アーム導波路５５ａを伝搬する変調光と、アーム導波路５５ｂを伝搬する変調光とが、直交する。

【0052】

アーム導波路５２ａおよび５２ｂのように対になる２つのアーム導波路間の位相差φは、次式のように、初期位相差φ０と、位相変化量Δφとの和として表される。

【数1】

【0053】

初期位相差φ０は、光変調器４０ａのアーム導波路間の光路長の差などによって決まる。アーム導波路内での光の波長λは、例えば４８４ｎｍ（真空中では１５５０ｎｍ）である。子マッハツェンダ変調器のアーム導波路５４ａ、５４ｂ、５４ｃおよび５４ｄそれぞれの長さは、例えば６ｍｍであり、波長λの１万倍以上である。製造誤差などでアーム導波路の光路長にばらつきが生じる。２つのアーム導波路間の光路長の差ΔＰと、２つのアーム導波路間の光の初期位相差φ０との関係は、整数ｍを用いて次の式で表される。

【数2】

【0054】

アーム導波路５２ａおよび５２ｂのように対になる２つのアーム導波路間の光路長の差ΔＰが、設計された寸法の１万分の１以上になることがある。この場合、光路長の差ΔＰが、光の波長λ以上になる。初期位相差φ０は、０（ｒａｄ）以上、２π（ｒａｄ）以下の範囲に分布する。

【0055】

光送信装置１００の動作中にも、初期位相差φ０は変化することがある。光変調器４０ａに加わる応力および温度変化などにより、アーム導波路の光路長が変化するためである。動作中の初期位相差φ０の変化量は、例えば－２πから２πまでの範囲である。

【0056】

位相変化量Δφは、アーム導波路を伝搬する光の位相の変化量である。位相変化量Δφは、ＡＢＣ回路２４から位相調整電極に電圧を印加し、アーム導波路の光路長が変化することで調整される。初期位相差φ０に応じて、位相制御部１２は、ＡＢＣ回路２４から位相調整電極に印加される電圧を変化させる（自動バイアス制御）。自動バイアス制御における位相変化量は、初期位相差および動作中の位相変化を考慮して定められる。

【0057】

位相調整電極に印加する電圧を掃引した際に、位相変化量が取りうる範囲を位相調整範囲とする。子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂの動作点を消光点に調整するために、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂそれぞれの位相調整範囲は、例えば－３πから３πまでの６πの範囲であることが好ましい。親マッハツェンダ変調器４４ａにおける２つの変調光の位相を直交させるため、親マッハツェンダ変調器４４ａの位相調整範囲は、例えば－２．５πから２．５πまでの５πの範囲であることが好ましい。

【0058】

（電圧）
ＡＢＣ回路２４が、子マッハツェンダ変調器４２ａに印加する電圧について説明する。アーム導波路５４ａ上の位相調整電極６８ａに印加される電圧Ｖｐは、中心電圧Ｖｃｃ（第１電圧）および差動電圧Ｖｄｃ（第２電圧）を用いて、次のように表される。

【数3】

アーム導波路５４ｂ上の位相調整電極６８ｂに印加される電圧Ｖｎは、次式で表される。

【数4】

【0059】

電圧Ｖｐと電圧Ｖｎとの差は２Ｖｄｃである。位相制御部１２は、中心電圧Ｖｃｃを一定値に固定し、差動電圧Ｖｄｃを変化させることで、電圧ＶｐおよびＶｎを変化させ、子マッハツェンダ変調器４２ａの動作点を調整する。子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整電極６８ｄに電圧Ｖｐが印加され、位相調整電極６８ｅに電圧Ｖｎが印加される。

【0060】

ＡＢＣ回路２４が、親マッハツェンダ変調器４４ａに印加する電圧について説明する。アーム導波路５５ａ上の位相調整電極７０ａに印加される電圧ＶＩは、中心電圧Ｖｃｐ（第１電圧）および差動電圧Ｖｄｐ（第２電圧）を用いて、次のように表される。

【数5】

アーム導波路５５ｂ上の位相調整電極７０ｂに印加される電圧ＶＱは、次式で表される。

【数6】

【0061】

電圧ＶＩと電圧ＶＱとの差は２Ｖｄｐである。位相制御部１２は、中心電圧Ｖｃｐを一定値に固定し、差動電圧Ｖｄｐを変化させることで、電圧ＶＩおよびＶＱを変化させ、親マッハツェンダ変調器４４ａの動作点を調整する。

【0062】

子マッハツェンダ変調器の電圧ＶｐおよびＶｎを例に、電圧の大きさについて説明する。電圧ＶｐおよびＶｎの最小値をＶｍｉｎ、最大値をＶｍａｘとする。差動電圧Ｖｄｃの調整範囲が広いほど、位相調整範囲も広くなる。差動電圧Ｖｄｃの調整範囲を広げるため、中心電圧Ｖｃｃおよび差動電圧Ｖｄｃを例えば以下のように定める。
Ｖｃｃ＝（Ｖｍｉｎ＋Ｖｍａｘ）／２
Ｖｄｃの調整範囲：－（Ｖｍａｘ－Ｖｍｉｎ）／２から（Ｖｍａｘ－Ｖｍｉｎ）／２までのＶｍａｘ－Ｖｍｉｎの範囲
最小値Ｖｍｉｎおよび最大値Ｖｍａｘは、例えば消費電力、および光変調器４０の耐圧などに応じて定められる。Ｖｍｉｎ＝０Ｖ、Ｖｍａｘ＝２０Ｖの場合、Ｖｃｃ＝１０Ｖになる。差動電圧Ｖｄｃの範囲は－１０Ｖから１０Ｖである（－Ｖｃｃ≦Ｖｄｃ≦Ｖｃｃ）。子マッハツェンダ変調器４２ｂ、および親マッハツェンダ変調器４４ａに印加される電圧についても、上記と同様にすることができる。

【0063】

図３は、子マッハツェンダ変調器４２ａにおける差動電圧と位相変化量Δφとの関係を例示する図である。横軸は差動電圧Ｖｄｃを表し、縦軸は位相変化量Δφを表す。破線は、アーム導波路５４ａにおける位相変化量を表す。点線は、アーム導波路５４ｂにおける位相変化量を表す。実線は、子マッハツェンダ変調器４２ａの位相変化量を表す。子マッハツェンダ変調器４２ａの位相変化量は、アーム導波路間の位相差（アーム導波路５４ａにおける位相変化量－アーム導波路５４ｂおける位相変化量）である。中心電圧Ｖｃｃ＝１０Ｖ、差動電圧Ｖｄｃの範囲は－１０Ｖから１０Ｖである。

【0064】

図３に示すように、差動電圧Ｖｄｃを正の側に高くするほど、アーム導波路５４ａにおける位相変化量は正の側に大きくなる。アーム導波路５４ｂにおける位相変化量は、０に近づく。実線で示す位相変化量（位相差）は、正の側に増加する。差動電圧Ｖｄｃを負の側に高くするほど、アーム導波路５４ｂにおける位相変化量は正の側に大きくなる。アーム導波路５４ａにおける位相変化量は、０に近づく。位相差は、負の側に増加する。差動電圧Ｖｄｃが－１０Ｖから１０Ｖの範囲をとることで、位相差はおよそ‐９πから９πまでの範囲になる。

【0065】

図３の場合、子マッハツェンダ変調器４２ａの位相変化量Δφの範囲（位相調整範囲）は、およそ‐９πから９πまでの範囲であり、子マッハツェンダ変調器に要求される位相調整範囲－３πから３πまでの６πを越える。消費電力を低下させ、かつ位相調整範囲を所定の大きさとするため、中心電圧Ｖｃを１０Ｖより低い値、例えば７Ｖとする。差動電圧Ｖｄｃは、－７Ｖから７Ｖの範囲などとする。

【0066】

マッハツェンダ変調器ごとに、電圧に対する位相の変化の割合（位相調整効率）に、ばらつきが生じることがある。位相調整効率の違いは、クラッド層８２および８６、コンタクト層８８などへの、ドーパントの熱拡散量のばらつきに起因すると考えられる。ドーパントの熱拡散量に違いが生じることで、電圧を印加した際にコア層８４に発生する電界の強度にも違いが生じる。電界強度に違いがあると、屈折率にも違いが生じ、位相変化量も異なる大きさとなる。ドーパントの熱拡散量のばらつきによって、バンドギャップエネルギーもばらつくため、位相変化量も変化する。

【0067】

位相調整効率のばらつきは、１つの光変調器４０ａ内の子マッハツェンダ変調器４２ａと子マッハツェンダ変調器４２ｂとの間で生じることがある。また、複数の光変調器４０ａ間で、位相調整効率のばらつきが生じることもある。

【0068】

２つの光変調器４０ａ－１および４０ａ－２を例とする。光変調器４０ａ－１および４０ａ－２は、それぞれ図２Ａの構成を有する。まず、子マッハツェンダ変調器間の位相調整効率について説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、電圧と位相変化量との関係を例示する図である。横軸は、子マッハツェンダ変調器の位相調整電極に印加される電圧（ＶｐおよびＶｎ）である。縦軸は、アーム導波路における位相変化量である。

【0069】

図４Ａは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａのアーム導波路における電圧と位相変化量との関係を示す。実線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ａ）の位相変化量を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｂ）の位相変化量を表す。図４Ｂは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂのアーム導波路における電圧と位相変化量との関係を示す。実線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｃ）の位相変化量を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｄ）の位相変化量を表す。位相調整効率の違いに起因して、図４Ａおよび図４Ｂそれぞれにおいて、ｐ側のアーム導波路の位相変化量は、ｎ側のアーム導波路の位相変化量とわずかに異なる。子マッハツェンダ変調器間での位相変化量の違いは、アーム導波路間の位相変化量の違いよりも大きい。

【0070】

図４Ａおよび図４Ｂにおいて同一の電圧をかけた場合を比較すると、図４Ａの位相変化量Δφは小さく、図４Ｂの位相変化量Δφは大きい。例えば電圧が１０Ｖの場合、図４Ａの２つのアーム導波路５４ａおよび５４ｂの位相変化量Δφは約１．５πである。図４Ｂの２つのアーム導波路５４ｃおよび５４ｄの位相変化量Δφは約２．５πである。図４Ｂに示す子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整効率は、図４Ａに示す子マッハツェンダ変調器４２ａの位相調整効率より高い。このように、同一の光変調器４０ａ－１内において、ドーパントの熱拡散量にばらつきが生じることで、位相調整効率がばらつく。

【0071】

図５Ａおよび図５Ｂは、差動電圧と位相変化量との関係を例示する図である。横軸は差動電圧Ｖｄｃを表す。縦軸は位相変化量Δφを表す。中心電圧Ｖｃｃは７Ｖである。

【0072】

図５Ａは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａにおける位相変化量を示す。破線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ａ）の位相変化量を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｂ）の位相変化量を表す。実線は、子マッハツェンダ変調器４２ａにおける位相変化量（アーム導波路間の位相差）である。子マッハツェンダ変調器４２ａは差動駆動されるため、Ｖｄｃ＝０を基準に、位相変化量は対称である。差動電圧Ｖｄｃを－７Ｖから７Ｖまで掃引する場合、位相変化量は－３π以上、３π以下である。

【0073】

図５Ｂは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂにおける位相変化量を示す。破線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｃ）の位相変化量を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｄ）の位相変化量を表す。実線は、子マッハツェンダ変調器４２ｂにおける位相変化量を表す。子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整効率は、子マッハツェンダ変調器４２ａよりも高い。したがって、図５Ｂにおける位相変化量は、図５Ａに比べて大きく、－４π以上、４π以下である。

【0074】

位相調整効率の小さな子マッハツェンダ変調器４２ａにおいても、位相変化量の範囲（位相調整範囲）を、－３π以上、３π以下など所定の大きさとするためには、図５Ａのように中心電圧Ｖｃｃ＝７Ｖ、差動電圧Ｖｄｃを－７Ｖから７Ｖまでの範囲とすればよい。しかし、図５Ｂに示すように、位相調整効率の大きな子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整範囲は、－４πから４πの８πになり、所定の範囲６πを超える。光の吸収損失が増加する。

【0075】

位相調整効率と、アーム導波路における光の吸収損失との間には、正の相関がある。アーム導波路の屈折率の変化と光吸収量との間には、クラマース・クローニッヒの関係が成立するためである。位相調整効率が小さいほど、吸収損失は小さくなる。位相調整効率が大きいほど、吸収損失は大きくなる。

【0076】

図６Ａおよび図６Ｂは、電圧と光の吸収損失の変化量との関係を例示する図である。横軸は、子マッハツェンダ変調器の位相調整電極に印加される電圧（ＶｐおよびＶｎ）である。縦軸は、光の吸収損失の変化量である。

【0077】

図６Ａは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａのアーム導波路における吸収損失の変化量を示す。実線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ａ）の吸収損失の変化量を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｂ）の吸収損失の変化量を表す。

【0078】

図６Ｂは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂのアーム導波路における吸収損失の変化量を示す。実線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｃ）の吸収損失の変化量を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｄ）の吸収損失の変化量を表す。

【0079】

図６Ａおよび図６Ｂにおいて同一の電圧をかけた場合を比較すると、図６Ａの吸収損失の変化量は小さく、図６Ｂの吸収損失の変化量は大きい。例えば電圧が１５Ｖの場合、図６Ａの吸収損失の変化量は１ｄＢ未満である。図６Ｂの吸収損失の変化量は３ｄＢを上回る。吸収損失は、電圧に対して非線形に増加し、電圧が高いほど大きく増加する。

【0080】

位相調整効率の大きな子マッハツェンダ変調器４２ｂ、および位相調整効率の小さな子マッハツェンダ変調器４２ａの両方において、位相調整範囲を例えば－３πから３πまでの６πなど、所定の大きさとする。そのためには、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂの両方に対し、中心電圧Ｖｃｃを７Ｖとし、差動電圧Ｖｄｃを－７Ｖから７Ｖの範囲とすればよい。しかし、図５Ｂに示すように、子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整範囲は、所定の範囲６πを超える。図６Ｂに示す子マッハツェンダ変調器４２ｂの吸収損失の変化量は、子マッハツェンダ変調器４２ａよりも大きくなる。すなわち、位相調整効率の小さな子マッハツェンダ変調器４２ａに応じて電圧を定めると、位相調整効率の大きな子マッハツェンダ変調器４２ｂにおいては、位相調整範囲が過大になり、かつ吸収損失が増加してしまう。光の挿入損失が増大し、後述のように消光比が低下する。

【0081】

図４Ａから図６Ｂまでにおいて、１つの光変調器４０ａ－１における２つの子マッハツェンダ変調器４２ａと子マッハツェンダ変調器４２ｂとについて説明した。複数の光変調器間においても、位相調整効率が異なる。

【0082】

光変調器４０ａ－２は、光変調器４０ａ－１とは別の変調器である。光変調器４０ａ－２の子マッハツェンダ変調器４２ａは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａと同程度の位相調整効率および吸収損失を有するものとする（図４Ａ、図５Ａおよび図６Ａ参照）。光変調器４０ａ－２の子マッハツェンダ変調器４２ｂは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂと同程度の位相調整効率および吸収損失を有するものとする（図４Ｂ、図５Ｂおよび図６Ｂ参照）。光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａは、光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａに比べ、高い位相調整効率、および大きな吸収損失を有する。

【0083】

図７Ａおよび図７Ｂは、差動電圧と位相変化量との関係を例示する図である。横軸は差動電圧Ｖｄｐを表す。縦軸は位相変化量Δφを表す。中心電圧Ｖｃｐは７．４Ｖである。

【0084】

図７Ａは、光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける位相変化量を示す。破線は、Ｉｃｈ側のアーム導波路（アーム導波路５５ａ）の位相変化量を表す。点線は、Ｑｃｈ側のアーム導波路（アーム導波路５５ｂ）の位相変化量を表す。実線は、親マッハツェンダ変調器４４ａにおける位相変化量（アーム導波路５５ａの位相変化量－アーム導波路５５ｂの位相変化量）を表す。差動電圧Ｖｄｃが－７Ｖから７．４Ｖの範囲をとることで、位相変化量は－２．５π以上、２．５π以下の範囲になる。

【0085】

図７Ｂは、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける位相変化量を示す。光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａの位相調整効率は、光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａよりも高い。差動電圧Ｖｄｃが－５．５Ｖから５．１Ｖの範囲をとることで、位相変化量は－２．５π以上、２．５π以下の範囲になる。図７Ｂにおける位相変化量は、図７Ａに比べて大きくなる。例えばＶｄｐ＝４Ｖの場合、図７Ａにおける位相変化量は、およそπである。図７Ｂにおける位相変化量は、およそ２πである。

【0086】

前述のように、位相調整効率と、アーム導波路における光の吸収損失との間には、正の相関がある。光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａに比べ、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａは、高い位相調整効率を有し、かつ大きな吸収損失を有する。位相調整効率の小さな光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａに応じて電圧を定めると、位相調整効率の大きな光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａにおいては、位相調整範囲が所定の範囲（５π）より大きくなり、かつ吸収損失が増加してしまう。

【0087】

同一の光変調器４０ａ－１内において、子マッハツェンダ変調器の間で位相調整効率に違いがある。光変調器４０ａ－１と光変調器４０ａ－２との間でも位相調整効率に違いがある。位相変化量を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制するためには、マッハツェンダ変調器ごとに、位相調整電極に印加する電圧を最適化することが重要である。

【0088】

（製造方法）
図８は、光変調器４０ａの製造方法を例示するフローチャートであり、電圧を最適化する工程を含む。図８に示すように、マッハツェンダ変調器を形成する（ステップＳ１からＳ３）。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などにより、ウェハ（半導体基板８０）の上面に、クラッド層８２をエピタキシャル成長する。クラッド層８２をエッチングすることで、アーム導波路に対応する突出部を形成する。当該突出部にコア層８４、クラッド層８６、およびコンタクト層８８を順にエピタキシャル成長する（ステップＳ１）。原料ガスにドーパントを添加することで、ｎ型のクラッド層８２、ｐ型のクラッド層８６およびコンタクト層８８が形成される。ドーパントの熱拡散量にばらつきがあると、図４Ａおよび図４Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂに示したように位相調整効率もばらつく。

【0089】

ドライエッチングなどで、図２Ｂに示したようなメサ状のアーム導波路を形成する（ステップＳ２）。絶縁膜８１および樹脂層８５を形成する。ドライエッチングなどで絶縁膜８１および樹脂層８５に開口部を形成する。真空蒸着などにより電極（変調電極、位相調整電極およびグランド電極）を形成する（ステップＳ３）。半導体基板８０に、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂ、ならびに親マッハツェンダ変調器４４ａが形成される。ウェハをダイシングし、複数の光変調器４０ａを形成する。

【0090】

複数の光変調器４０ａのそれぞれを基板４１に配置し、ＡＢＣ回路２４およびドライバＩＣ２６と電気的に接続する。光変調器４０ａごとに試験を行う。具体的には、子マッハツェンダ変調器４２ａの試験を行い、位相調整電極６８ａおよび６８ｂに印加する電圧を最適化する（ステップＳ４）。子マッハツェンダ変調器４２ｂの試験を行い、位相調整電極６８ｄおよび６８ｅに印加する電圧を最適化する（ステップＳ５）。親マッハツェンダ変調器４４ａの試験を行い、位相調整電極７０ａおよび７０ｂに印加する電圧を最適化する（ステップＳ６）。以上の工程で光変調器４０ａが形成される。

【0091】

（試験）
図９は、試験を例示するフローチャートである。図８のステップＳ４、Ｓ５およびＳ６のそれぞれは、図９に示す試験を行う工程である。

【0092】

まず、複数の光変調器４０ａのうち光変調器４０ａ－１の試験について説明する。光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａの試験、子マッハツェンダ変調器４２ｂの試験、および親マッハツェンダ変調器４４ａの試験を順に行う。

【0093】

子マッハツェンダ変調器４２ａの試験（図８のステップＳ４）を行う際、制御部１０の位相制御部１２は、子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整電極６８ｂに電圧を印加し、子マッハツェンダ変調器４２ｂを消光点に調整する。制御部１０のレーザ制御部１４は、波長可変レーザ素子２２を駆動し、波長可変レーザ素子２２から、光変調器４０ａ－１に光を入射する。不図示の受光素子などが、子マッハツェンダ変調器４２ａの出射光を受光する。制御部１０は、入射光の強度と出射光の強度をと比較することで、アーム導波路における光の透過率を測定する。

【0094】

制御部１０は、ＡＢＣ回路２４から子マッハツェンダ変調器４２ａの位相調整電極６８ａに印加する電圧を掃引しながら、子マッハツェンダ変調器４２ａのアーム導波路５４ａにおける光の透過率（第１透過率）を測定する。制御部１０は、ＡＢＣ回路２４から位相調整電極６８ｂに印加する電圧を掃引しながら、子マッハツェンダ変調器４２ａのアーム導波路５４ｂにおける光の透過率（第１透過率）を測定する（図９のステップＳ１０）。制御部１０の算出部１５は、アーム導波路５４ａにおける光の透過率（第２透過率）、およびアーム導波路５４ｂにおける光の透過率（第２透過率）を算出する（ステップＳ１２）。

【0095】

算出部１５は、ステップＳ１２で計算された透過率が、ステップＳ１０で測定された透過率に近づくように、透過率の最適化を行う（ステップＳ１４）。透過率の最適化に基づき、算出部１５は、位相調整電極に印加される電圧と、アーム導波路における位相変化量との関係を取得する（ステップＳ１６）。記憶制御部１８は、電圧と位相変化量との関係に基づき、位相調整範囲が所定の大きさとなるような電圧を取得し、例えば記憶装置３４に当該電圧を記憶させる（ステップＳ１８）。

【0096】

試験について、具体的に説明する。算出部１５は、透過率Ｔを、吸収損失の変化量ΔＬ１、初期位相差φ０、および位相変化量Δφの関数として計算する。算出部１５は、次式のように、１つのアーム導波路における位相変化量Δφを、位相調整電極への印加電圧Ｖの関数として算出する。

【数7】

【0097】

係数の初期値の例を以下に示す。
ｋ１＝３×１０^－１（π／Ｖ）、ｋ２＝３×１０^－２（π／Ｖ^２）、ｋ３＝３×１０^－３（π／Ｖ^３）、ｋ４＝１×１０^－４（π／Ｖ^４）、ｋ５＝１×１０^－６（π／Ｖ^５）、ｋ６＝１×１０^－８（π／Ｖ^６）

【0098】

図１０Ａは、算出された位相変化量を例示する図である。横軸は、子マッハツェンダ変調器４２ａの位相調整電極６８ａおよび６８ｂに印加される電圧を表す。縦軸は、位相変化量Δφを表す。実線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ａ）の位相変化量、およびｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｂ）の位相変化量を表す。算出部１５は、アーム導波路５４ａおよび５４ｂに対して同じ関数（数７）および同じ係数（初期値）を用いて計算を行うため、アーム導波路間で位相変化量Δφも等しくなる。

【0099】

算出部１５は、次式のように、アーム導波路における光の吸収損失の変化量ΔＬ１を、位相調整電極への印加電圧Ｖの関数として算出する。

【数8】

【0100】

係数ａ１およびａ２の初期値を以下に示す。
ａ１＝１×１０^－３（ｄＢ）、ａ２＝２（Ｖ）

【0101】

図１０Ｂは、算出された吸収損失の変化量を例示する図である。横軸は、子マッハツェンダ変調器４２ａの位相調整電極６８ａおよび６８ｂに印加される電圧を表す。縦軸は、吸収損失の変化量ΔＬ１を表す。アーム導波路５４ａおよび５４ｂに対して同じ関数（数８）および同じ係数を用いて計算を行うため、吸収損失の変化量ΔＬ１も実線で示すように同じになる。

【0102】

算出部１５は、透過率Ｔを算出する（ステップＳ１２）。次式のように、各アーム導波路における透過率Ｔは、吸収損失の変化量ΔＬ１、初期位相差φ０、および位相変化量Δφの関数として表される。

【数9】

【0103】

位相変化量Δφは、数７で表される。吸収損失の変化量ΔＬ１は、数８で表される。数９の余弦関数（ｃｏｓ）内の符号は、ｐ側のアーム導波路に対してはプラスであり、ｎ側のアーム導波路に対してはマイナスである。初期位相差φ０は、次式で表される。数１０中のａｃｏｓは逆余弦関数である。

【数10】

【0104】

Ｔ０は、印加電圧が０Ｖのときの透過率であり、ステップＳ１０で測定される。位相調整電極６８ａへの印加電圧を掃引したときに、透過率に最初に現れる極点が極小点の場合、初期位相差φ０の符号はプラスとし、極大点の場合はマイナスとする。子マッハツェンダ変調器４２ａの例では、φ０＝０．２８πとする。

【0105】

図１１Ａは、算出された透過率を例示する図である。図１１Ｂは、測定された透過率と最適化後の透過率とを例示する図である。図１１Ａおよび図１１Ｂの横軸は、子マッハツェンダ変調器４２ａの位相調整電極に印加される電圧を表す。縦軸は、光の透過率を表す。

【0106】

図１１Ａの実線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ａ）の透過率を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｂ）の透過率を表す。図１１Ａに示す透過率は、算出部１５が、図９のステップＳ１２において、数９および初期値を用いて算出したものである。図１１Ｂの実線は、アーム導波路５４ａの最適化後の透過率を表す。点線は、アーム導波路５４ｂの最適化後の透過率を表す。円は、アーム導波路５４ａの透過率の測定結果を表す。三角は、アーム導波路５４ｂの透過率の測定結果を表す。

【0107】

図９のステップＳ１４における最適化とは、ステップＳ１２で算出される透過率を、ステップＳ１０で測定される透過率に近づけ、両者の誤差を小さくすることである。図１１Ｂに実線で示す透過率は、図１１Ａに実線で示す透過率から変化し、図１１Ｂ中の円で示す測定された透過率に近づく。図１１Ｂに破線で示す透過率は、図１１Ａに破線で示す透過率から変化し、図１１Ｂ中の三角で示す測定された透過率に近づく。

【0108】

透過率を最適化することで、透過率の式（数９）に含まれる初期位相差φ０、位相変化量Δφおよび吸収損失の変化量ΔＬ１も最適化される。位相変化量Δφおよび吸収損失の変化量ΔＬ１が、電圧との関係をより正確に示す関数となる（図９のステップＳ１６）。

【0109】

より詳細には、位相変化量Δφの式（数７）中の係数ｋ１からｋ６、および変化量ΔＬ１の式（数８）中の係数ａ１およびａ２が、初期値変化する。最適化後の係数を以下に示す。
アーム導波路５４ａに対する係数
ｋ１＝１．３２×１０^－１（π／Ｖ）、ｋ２＝１．９０×１０^－２（π／Ｖ^２）、ｋ３＝３．３３×１０^－３（π／Ｖ^３）、ｋ４＝１．４３×１０^－４（π／Ｖ^４）、ｋ５＝９．５０×１０^－７（π／Ｖ^５）、ｋ６＝９．５０×１０^－８（π／Ｖ^６）、ａ１＝１×１０^－３（ｄＢ）、ａ２＝２．５（Ｖ）
アーム導波路５４ｂに対する係数
ｋ１＝１．４０×１０^－１（π／Ｖ）、ｋ２＝２．００×１０^－２（π／Ｖ^２）、ｋ３＝３．５０×１０^－３（π／Ｖ^３）、ｋ４＝１．５０×１０^－４（π／Ｖ^４）、ｋ５＝１．００×１０^－６（π／Ｖ^５）、ｋ６＝１．００×１０^－７（π／Ｖ^６）、ａ１＝１．２×１０^－３（ｄＢ）、ａ２＝２．４（Ｖ）
透過率の最適化後の初期位相差φ０は、０．２５πである。

【0110】

図１２Ａは、最適化後の位相変化量を例示する図である。横軸、縦軸、実線および破線は、それぞれ図４Ａの対応するものと同様である。図１２Ａに示すように、透過率の最適化により得られた係数を数７に代入して計算することで、図４Ａに近い位相変化量が得られる。図１２Ｂは、最適化後の吸収損失の変化量を例示する図である。横軸、縦軸、実線および破線は、それぞれ図６Ａの対応するものと同様である。図１２Ｂに示すように、透過率の最適化により得られた係数を数８に代入して計算することで、図６Ａに近い吸収損失の変化量が得られる。

【0111】

図１３は、中心電圧と位相調整範囲との関係を例示する図である。横軸は、中心電圧Ｖｃｃを表し、この例では０Ｖから１０Ｖまで掃引される。中心電圧Ｖｃｃの各値に対し、差動電圧Ｖｄｃは－ＶｃｃからＶｃｃまでの範囲とする。縦軸は、位相変化量の範囲（位相調整範囲）を表す。算出部１５は、最適化後の係数ｋ１からｋ６を数７に適用し、電圧ごとに、アーム導波路５４ａの位相変化量およびアーム導波路５４ｂの位相変化量を算出する。算出部１５は、アーム導波路５４ａの位相変化量とアーム導波路５４ｂの位相変化量との差を算出し、子マッハツェンダ変調器４２ａにおける位相調整範囲を取得する。子マッハツェンダ変調器４２ａにおいては、位相調整範囲が６π（－３πから３πまで）であればよい。位相調整範囲が６πになるような、中心電圧Ｖｃｃの最小値を求める。図１３に示すように、位相調整範囲を６πとするためには、中心電圧Ｖｃｃが７Ｖであればよい。図１Ｂに示す記憶装置３４は、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａの中心電圧Ｖｃを７Ｖと記憶する。

【0112】

次に、子マッハツェンダ変調器４２ｂの試験を行う（図８のステップＳ５）。制御部１０の位相制御部１２は、子マッハツェンダ変調器４２ａの位相調整電極に電圧を印加し、子マッハツェンダ変調器４２ａを消光点に調整する。制御部１０は、ＡＢＣ回路２４から子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整電極に印加する電圧を掃引しながら、子マッハツェンダ変調器４２ｂのアーム導波路５４ｃおよび５４ｄにおける光の透過率を測定する（図９のステップＳ１０）。制御部１０の算出部１５は、アーム導波路５４ｃにおける光の透過率、およびアーム導波路５４ｄにおける光の透過率を算出する（ステップＳ１２）。

【0113】

算出部１５は、ステップＳ１２で計算された透過率が、ステップＳ１０で測定された透過率に近づくように、最適化を行う（ステップＳ１４）。算出部１５は、位相調整電極に印加される電圧と、位相変化量との関係を取得する（ステップＳ１６）。記憶制御部１８は、電圧と位相変化量との関係に基づき、位相変化量の範囲が所定の大きさとなる電圧を取得し、記憶装置３４に記憶させる（ステップＳ１８）。

【0114】

図１４は、測定された透過率と最適化後の透過率とを例示する図である。横軸は、子マッハツェンダ変調器４２ｂの位相調整電極６８ｄおよび６８ｅに印加される電圧を表す。縦軸は、光の透過率を表す。実線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｃ）の最適化後の透過率を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｄ）の最適化後の透過率を表す。円は、アーム導波路５４ｃの透過率の測定結果を表す。三角は、アーム導波路５４ｄの透過率の測定結果を表す。透過率の最適化により、位相変化量および吸収損失の変化量が得られる。

【0115】

図１５Ａは、最適化後の位相変化量を例示する図である。横軸、縦軸、実線および点線は、それぞれ図４Ｂの対応するものと同様である。図１５Ａに示すように、最適化によって図４Ｂに近い位相変化量が得られる。図１５Ｂは、最適化後の吸収損失の変化量を例示する図である。横軸、縦軸、実線および点線は、それぞれ図６Ｂの対応するものと同様である。図１５Ｂに示すように、最適化によって、図６Ｂに近い吸収損失の変化量が得られる。

【0116】

図１６は、中心電圧と位相調整範囲との関係を例示する図である。横軸は、中心電圧Ｖｃｃである。縦軸は、位相変化量の範囲（位相調整範囲）を表す。算出部１５は、最適化後の係数ｋ１からｋ６を数７に適用し、電圧ごとの位相調整範囲を算出する。図１６に示すように、子マッハツェンダ変調器４２ｂにおいて、位相調整範囲を６πとするためには、中心電圧Ｖｃｃが５．７Ｖであればよい。記憶装置３４は、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂの中心電圧Ｖｃｃを５．７Ｖと記憶する。

【0117】

次に、親マッハツェンダ変調器４４ａの試験を行う（図８のステップＳ６）。制御部１０の位相制御部１２は、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂを最大透過点に設定する。制御部１０は、ＡＢＣ回路２４から親マッハツェンダ変調器４４ａの位相調整電極７０ａに印加する電圧を掃引しながら、親マッハツェンダ変調器４４ａのアーム導波路５５ａにおける光の透過率（第１透過率）を測定する。制御部１０は、位相調整電極７０ｂに印加する電圧を掃引しながら、アーム導波路５５ｂにおける光の透過率（第１透過率）を測定する（図９のステップＳ１０）。制御部１０の算出部１５は、アーム導波路５５ａにおける光の透過率（第２透過率）、およびアーム導波路５５ｂにおける光の透過率（第２透過率）を算出する（ステップＳ１２）。

【0118】

算出部１５は、ステップＳ１２で計算された透過率が、ステップＳ１０で測定された透過率に近づくように、最適化を行う（ステップＳ１４）。算出部１５は、位相調整電極７０ａに印加される電圧と、アーム導波路５５ａにおける位相変化量との関係を取得する（ステップＳ１６）。記憶制御部１８は、電圧と位相変化量との関係に基づき、位相変化量の範囲が所定の大きさとなる電圧を取得し、記憶装置３４に記憶させる（ステップＳ１８）。

【0119】

親マッハツェンダ変調器４４ａにおける位相調整範囲は例えば５π（－２．５πから２．５π）であればよい。記憶装置３４は、光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａの位相調整範囲が５πになる中心電圧Ｖｃｐとして、７Ｖを記憶するものとする。

【0120】

次に、光変調器４０ａ－１とは別の光変調器４０ａ－２に対して試験を行う。各マッハツェンダ変調器における試験の工程は、光変調器４０ａ－１の対応する試験の工程と同じである。光変調器４０ａ－２の子マッハツェンダ変調器４２ａの中心電圧として、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａと同じ７Ｖが得られたものとする。光変調器４０ａ－２の子マッハツェンダ変調器４２ｂの中心電圧として、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂと同じ５．７Ｖが得られたものとする。

【0121】

光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａについても試験を行う。図１７は、測定された透過率と最適化後の透過率とを例示する図である。横軸は、親マッハツェンダ変調器４４ａの位相調整電極７０ａおよび７０ｂに印加される電圧を表す。縦軸は、光の透過率を表す。実線は、Ｉｃｈ側のアーム導波路（アーム導波路５５ａ）の最適化後の透過率を表す。点線は、Ｑｃｈ側のアーム導波路（アーム導波路５５ｂ）の最適化後の透過率を表す。円は、アーム導波路５５ａの透過率の測定結果を表す。三角は、アーム導波路５５ｂの透過率の測定結果を表す。透過率の最適化により、数７内の係数および数８内の係数が変化する。

【0122】

図１８Ａは、最適化後の位相変化量を例示する図である。横軸は、位相調整電極７０ａおよび７０ｂに印加される電圧を表す。縦軸は、位相変化量を表す。実線は、アーム導波路５５ａにおける位相変化量を表す。破線は、アーム導波路５５ｂにおける位相変化量を表す。図１８Ｂは、最適化後の吸収損失の変化量を例示する図である。横軸は、位相調整電極７０ａおよび７０ｂに印加される電圧を表す。縦軸は、吸収損失の変化量を表す。実線は、アーム導波路５５ａにおける変化量を表す。破線は、アーム導波路５５ｂにおける変化量を表す。

【0123】

図１９は、中心電圧と位相調整範囲との関係を例示する図である。横軸は、中心電圧Ｖｃｐである。縦軸は、位相変化量の範囲（位相調整範囲）を表す。算出部１５は、電圧ごとの親マッハツェンダ変調器４４ａにおける位相調整範囲を取得する。図１９に示すように、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａにおいては、位相調整範囲を５πとするために、中心電圧Ｖｃｐが５．７Ｖであればよい。記憶装置３４は、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧Ｖｃを５．７Ｖと記憶する。

【0124】

表１は、記憶装置３４が記憶するデータテーブルの例である。

【表1】

【0125】

表１に示す、ＩｃｈのＶｃｃは、子マッハツェンダ変調器４２ａの中心電圧である。ＱｃｈのＶｃｃは、子マッハツェンダ変調器４２ｂの中心電圧である。Ｖｃｐは、親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧である。光変調器４０ａ－１および４０ａ－２におけるＩｃｈのＶｃｃは７．０Ｖであり、ＱｃｈのＶｃｃは５．７Ｖである。光変調器４０ａ－１におけるＶｃｐは、７．４Ｖである。光変調器４０ａ－２におけるＶｃｐは、５．７Ｖである。

【0126】

記憶装置３４は、光変調器４０ａ－１および４０ａ－２それぞれにおける、子マッハツェンダ変調器４２ａの中心電圧Ｖｃｃ、子マッハツェンダ変調器４２ｂの中心電圧Ｖｃｃ、および親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧Ｖｃｐを記憶する。子マッハツェンダ変調器の差動電圧Ｖｃｄは－Ｖｃｃ以上、Ｖｃｃ以下とする。親マッハツェンダ変調器の差動電圧Ｖｄｐは－Ｖｃｐ以上、Ｖｃｐ以下とする。図９の試験によって電圧が最適化される。光変調器４０ａ－１および４０ａ－２を使用する際には、当該電圧を印加することで、位相調整範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。

【0127】

（子マッハツェンダ変調器の吸収損失量、消光比）
図２０Ａから図２２Ｂを参照し、子マッハツェンダ変調器の吸収損失量および消光比について説明する。図２０Ａから図２１Ｂは、図９に示した試験を行い、表１のように電圧を最適化した例であり、第１実施形態に対応する。図２２Ａおよび図２２Ｂは、電圧を最適化しておらず、複数の子マッハツェンダ変調器に同一の電圧を印加する例である。

【0128】

図２０Ａ、図２１Ａおよび図２２Ａは、吸収損失の変化量を例示する図である。横軸は、差動電圧Ｖｄｃを示す。縦軸は、光の吸収損失量を示す。破線は、ｐ側のアーム導波路（アーム導波路５４ａまたは５４ｃ）における吸収損失量を表す。点線は、ｎ側のアーム導波路（アーム導波路５４ｂまたは５４ｄ）における吸収損失量を表す。実線は、アーム導波路間の吸収損失量の差ΔＬ２（ｐ側アーム導波路の吸収損失量－ｎ側アーム導波路の吸収損失量）を表す。

【0129】

図２０Ｂ、図２１Ｂおよび図２２Ｂは、消光比を例示する図である。横軸は、差動電圧Ｖｄｃを示す。縦軸は、消光比を示す。消光比（ＥＲ：Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）は、次式で算出される。

【数11】

【0130】

吸収損失量の差ΔＬ２が小さいほど、消光比ＥＲは大きくなる。差ΔＬ２が大きいほど、消光比ＥＲは小さくなる。差ΔＬ２が大きな値になるほど、２つのアーム導波路の光を逆位相で合波しても、光が打ち消しきれない。この結果、消光比ＥＲが小さくなる。

【0131】

図２０Ａは、中心電圧Ｖｃｃ＝７Ｖの場合の、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａにおける吸収損失量を表す。差動電圧Ｖｄｃは、－６．８Ｖ以上、７Ｖ以下の範囲内の値をとる。差動電圧Ｖｄｃが負の側に大きくなるほど、アーム導波路５４ｂにおける吸収損失量は増加し、アーム導波路５４ａにおける吸収損失量は０に近づく。吸収損失量の差ΔＬ２は、負の側に大きくなる。差動電圧Ｖｄｃが正の側に大きくなるほど、アーム導波路５４ａにおける吸収損失量は増加し、アーム導波路５４ｂにおける吸収損失量は０に近づく。吸収損失量の差ΔＬ２は、正の側に大きくなる。吸収損失量の差ΔＬ２の絶対値の最大値は、０．３８ｄＢである。

【0132】

図２０Ｂは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ａにおける消光比を表す。図２０Ｂにおける消光比ＥＲは、図２０Ａの差ΔＬ２から算出される。差動電圧Ｖｄｃが正の側および負の側に大きくなるほど、消光比ＥＲは低下する。消光比ＥＲの最小値は、３３．３ｄＢである。

【0133】

図２１Ａは、中心電圧Ｖｃｃ＝５．７Ｖの場合の、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂにおける吸収損失量を表す。差動電圧Ｖｄｃは、－５．８Ｖ以上、５．５Ｖ以下の範囲内の値をとる。吸収損失量の差ΔＬ２の絶対値の最大値は、０．５０ｄＢである。

【0134】

図２１Ｂは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂにおける消光比を表す。図２１Ｂにおける消光比ＥＲは、図２１Ａの差ΔＬ２から算出される。消光比ＥＲの最小値は、３０．８ｄＢである。

【0135】

図２２Ａは、中心電圧Ｖｃｃ＝７Ｖの場合の、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂにおける吸収損失量を表す。吸収損失量の差ΔＬ２の絶対値の最大値は、０．８８ｄＢである。

【0136】

図２２Ｂは、光変調器４０ａ－１の子マッハツェンダ変調器４２ｂにおける消光比を表す。図２２Ｂにおける消光比ＥＲは、図２２Ａの差ΔＬ２から算出される。消光比ＥＲの最小値は、２６．０ｄＢである。

【0137】

図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように、子マッハツェンダ変調器４２ｂの中心電圧を、子マッハツェンダ変調器４２ａの中心電圧と等しくすると、吸収損失量が増加し、消光比が低下してしまう。

【0138】

図２１Ａおよび図２１Ｂに示したように、第１実施形態によれば、子マッハツェンダ変調器４２ｂの中心電圧を最適化することで、光の吸収損失量を低下することができ、消光比の低下を抑制することができる。子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂの両方において、３０ｄＢ以上の消光比を得ることができる。

【0139】

（親マッハツェンダ変調器の吸収損失量、消光比）
図２３Ａから図２５Ｂを参照し、親マッハツェンダ変調器の吸収損失量および消光比について説明する。図２３Ａから図２４Ｂは、図９に示した試験を行い、表１のように電圧を最適化した例である。図２５Ａおよび図２５Ｂは、電圧を最適化しておらず、複数の親マッハツェンダ変調器に同一の電圧を印加する例である。

【0140】

図２３Ａ、図２４Ａおよび図２５Ａは、吸収損失量を例示する図である。横軸は、差動電圧Ｖｄｐを示す。縦軸は、光の吸収損失量を示す。破線は、Ｉｃｈ側のアーム導波路（アーム導波路５５ａ）の吸収損失量を表す。点線は、Ｑｃｈ側のアーム導波路（アーム導波路５５ｂ）の吸収損失量を表す。実線は、アーム導波路間の吸収損失量の差ΔＬ２（Ｉｃｈ側アーム導波路の吸収損失量－Ｑｃｈ側アーム導波路の吸収損失量）を表す。図２３Ｂ、図２４Ｂおよび図２５Ｂは、消光比を例示する図である。横軸は、差動電圧Ｖｄｐを示す。縦軸は、消光比を示す。

【0141】

図２３Ａは、中心電圧Ｖｃｐ＝７．４Ｖの場合の、光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける吸収損失量を表す。差動電圧Ｖｄｐは、－７Ｖ以上、７．４Ｖ以下の範囲内の値をとる。吸収損失量の差ΔＬ２の絶対値の最大値は、０．５３ｄＢである。

【0142】

図２３Ｂは、光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける消光比を表す。図２３Ｂにおける消光比ＥＲは、図２３Ａの差ΔＬ２から算出される。消光比ＥＲの最小値は、３０．３ｄＢである。

【0143】

図２４Ａは、中心電圧Ｖｃｐ＝５．７Ｖの場合の、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける吸収損失量を表す。吸収損失量の差ΔＬ２の絶対値の最大値は、０．４４ｄＢである。

【0144】

図２４Ｂは、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける消光比を表す。図２４Ｂにおける消光比ＥＲは、図２４Ａの差ΔＬ２から算出される。消光比ＥＲの最小値は、３１．９ｄＢである。

【0145】

図２５Ａは、中心電圧Ｖｃｐ＝７．４Ｖの場合の、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける吸収損失量を表す。差動電圧Ｖｄｐは、－５．５Ｖ以上、５．１Ｖ以下の範囲内の値をとる。吸収損失量の差ΔＬ２の絶対値の最大値は、０．８９ｄＢである。

【0146】

図２５Ｂは、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａにおける消光比を表す。図２５Ｂにおける消光比ＥＲは、図２５Ａの差ΔＬ２から算出される。消光比ＥＲの最小値は、２５．８ｄＢである。

【0147】

図２５Ａおよび図２５Ｂに示すように、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧を、光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧と等しくすると、吸収損失量が増加し、消光比が低下してしまう。

【0148】

図２４Ａおよび図２４Ｂに示したように、第１実施形態によれば、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧を最適化することで、光の吸収損失量を低下することができ、消光比の低下を抑制することができる。光変調器４０ａ－１および４０ａ－２の両方の親マッハツェンダ変調器４４ａにおいて、３０ｄＢ以上の消光比を得ることができる。

【0149】

第１実施形態によれば、制御部１０は、位相調整電極に印加される電圧と位相変化量との関係を取得し、位相調整範囲が所定の大きさとなる電圧を取得する。マッハツェンダ変調器ごとに最適化された電圧で、マッハツェンダ変調器における光の位相を調整する。位相調整範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。

【0150】

光変調器４０ａ－１内の子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂのように、１つの光変調器内の複数のマッハツェンダ変調器ごとに、電圧を最適化する。各マッハツェンダ変調器において、位相調整範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。例えば、子マッハツェンダ変調器４２ａの中心電圧Ｖｃｃを７Ｖとし、子マッハツェンダ変調器４２ｂ中心電圧Ｖｃｃを５．７Ｖとする。図１３および図１６に示すように、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂの両方において、位相調整範囲を６πとすることができる。図２０Ａから図２１Ｂに示すように、吸収損失の増加を抑制することで、消光比を３０ｄＢ以上とすることができる。

【0151】

光変調器４０ａ－１と光変調器４０ａ－２のように、複数の光変調器において電圧を最適化する。光変調器４０ａ－１の親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧Ｖｃｐを７Ｖとし、光変調器４０ａ－２の親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧Ｖｃｐを５．７Ｖとする。２つの親マッハツェンダ変調器４４ａにおいて、位相調整範囲を５πとすることができる。図２３Ａから図２４Ｂに示すように、吸収損失の増加を抑制することで、消光比を３０ｄＢ以上とすることができる。

【0152】

子マッハツェンダ変調器における位相調整範囲は、例えば－３πから３πまでの６πの範囲としたが、６π以上でもよいし、６π以下でもよい。親マッハツェンダ変調器における位相調整範囲は、例えば－２．５πから２．５πまでの５πとしたが、５π以上でもよいし、５π以下でもよい。位相調整範囲は、例えば初期位相差φ０などに応じて、好適な大きさとすればよい。子マッハツェンダ変調器の位相調整範囲は、例えば５πでもよいし、７πでもよい。親マッハツェンダ変調器の位相調整範囲は、例えば４πでもよいし、６πでもよい。

【0153】

子マッハツェンダ変調器４２ａは、対になる２つのアーム導波路５２ａおよび５２ｂを有する。位相調整電極６８ａは、アーム導波路５２ａに設けられている。位相調整電極６８ｂは、アーム導波路５２ｂに設けられている。制御部１０は、位相調整電極６８ａに印加される電圧と、アーム導波路５２ａにおける位相の変化量との関係、および位相調整電極６８ｂに印加される電圧と、アーム導波路５２ｂにおける位相の変化量との関係を取得する（図１２Ａ）。制御部１０は、電圧と位相変化量との関係に基づき、図１３に示すように、子マッハツェンダ変調器４２ａにおける位相調整範囲が６πとなる電圧を取得することができる。制御部１０は、子マッハツェンダ変調器４２ｂ、親マッハツェンダ変調器４４ａにおいても、位相調整電極に印加される電圧とアーム導波路における位相変化量との関係を取得し、当該関係に基づき位相調整範囲が所望の大きさとなる電圧を取得する。

【0154】

マッハツェンダ変調器は差動駆動される。子マッハツェンダ変調器に印加される電圧ＶｐはＶｃｃ＋Ｖｄｃであり、電圧ＶｎはＶｃｃ－Ｖｄｃである。親マッハツェンダ変調器に印加される電圧ＶＩはＶｃｐ＋Ｖｄｐであり、電圧ＶＱはＶｃｐ－Ｖｄｐである。図９のステップＳ１８において、制御部１０は、中心電圧ＶｃｃおよびＶｃｐを取得する。図１３、図１６、および図１９に示すように、最適な中心電圧を取得することで、位相調整範囲が所定の大きさとなる。表１に示すように、記憶装置３４は、マッハツェンダ変調器ごとに最適な中心電圧ＶｃｃおよびＶｃｐを記憶する。マッハツェンダ変調器を駆動する際、制御部１０は、記憶装置３４に記憶された中心電圧を取得し、中心電圧と差動電圧との和、および差を算出することで、電圧Ｖｐ、Ｖｎ、ＶＩおよびＶＱを取得する。ＡＢＣ回路２４は、電圧を位相調整電極に印加する。各マッハツェンダ変調器において、所定の位相調整範囲が得られ、かつ吸収損失の増加を抑制することができる。第１実施形態では、差動駆動における中心電圧を最適化する。差動駆動以外の方法でマッハツェンダ変調器を駆動してもよい。駆動方法に関わらず、最適な電圧でマッハツェンダ変調器の位相調整範囲を制御し、かつ吸収損失の増加を抑制することができる。

【0155】

子マッハツェンダ変調器の差動電圧Ｖｄｃは、－Ｖｃｃ以上Ｖｃｃ以下とした。親マッハツェンダ変調器の差動電圧Ｖｄｐは、－Ｖｃｐ以上Ｖｃｐ以下とした。差動電圧は、上記のものから変更してもよい。

【0156】

図９のステップＳ１２において、位相変化量の関数として、透過率を算出する（数９）。透過率のフィッティングを行い、算出された透過率を、測定された透過率に近づける。透過率の最適化により、位相変化量も最適化される。数７に示す位相変化量は、電圧の関数である。透過率のフィッティングによって、数７中の係数が変化し、電圧と位相変化量との関係がより精度の高いものとなる。制御部１０は、位相変化量に基づき、位相調整範囲が所定の大きさとなる電圧を取得する。位相調整範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。透過率、位相変化量、および吸収損失の変化量は、上記の式以外の式から算出してもよい。

【0157】

図２Ｂに示すように、アーム導波路５４ａおよび５４ｂは、クラッド層８２、コア層８４、クラッド層８６およびコンタクト層８８を有する。他のアーム導波路も同じ構成を有する。クラッド層８２は、ｎ型の半導体層である。クラッド層８６およびコンタクト層８８は、ｐ型の半導体層である。ｎ型およびｐ型の導電型を得るために、ドーパントを添加する。ドーパントの熱拡散量がばらつくことで、マッハツェンダ変調器の位相調整効率にもばらつきが発生する。第１実施形態によれば、マッハツェンダ変調器ごとに、位相調整範囲が所定の大きさとなる電圧を取得する。位相調整範囲を所定の大きさとし、かつ吸収損失の増加を抑制することができる。

【0158】

図８および図９の工程では、図１Ａの光送信装置１００を、光変調器４０の試験装置として利用する。１つの光変調器４０（例えば光変調器４０ａ－１）を光送信装置１００に組み込み、試験を行う。光変調器４０ａ－１を光変調器４０ａ－２に交換し、試験を行う。記憶装置３４は、表１のように光変調器４０ａ－１および４０ａ－２の両方についての電圧を記憶する。光送信装置１００を通信に使用する際などには、光送信装置１００に含まれる１つの光変調器４０ａの試験を行ってもよい。記憶装置３４は、当該１つの光変調器４０ａについての電圧だけを記憶してもよい。

【0159】

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、光変調器４０としてＤＰ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）－ＩＱ変調器を用いる例である。光送信装置１００の構成は第１実施形態と同じである。

【0160】

図２６は、光変調器４０ｂを例示する平面図である。光変調器４０ｂは、ＤＰ－ＩＱ変調器であり、２つの光変調器４３ａおよび４３ｂを有する。

【0161】

基板４１の上面に、半導体基板８０、４つの終端素子７８ａ、７８ｂ、７８ｃおよび７８ｄが搭載されている。終端素子７８ａ、７８ｂ、７８ｃおよび７８ｄは、例えば終端抵抗およびキャパシタなどを含む。終端素子７８ａおよび７８ｂは、半導体基板８０の端面８０ｃに対向する。終端素子７８ｃおよび７８ｄは、半導体基板８０の端面８０ｄに対向する。入力導波路５１、光変調器４３ａおよび４３ｂは、半導体基板８０に形成されている。

【0162】

入力導波路５１の第１の端部は、半導体基板８０の端面８０ａに位置する。入力導波路５１の第２の端部は、カプラ５９に接続されている。カプラ５９よりも後段に、２つの光変調器４３ａおよび４３ｂが並列に配置される。

【0163】

光変調器４３ａは、ＩＱ変調器であり、図２Ａの光変調器４０ａと同様に、２つの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂ、ならびに親マッハツェンダ変調器４４ａを有する。光変調器４３ｂは、ＩＱ変調器であり、２つの子マッハツェンダ変調器４２ｃおよび４２ｄ、ならびに親マッハツェンダ変調器４４ｂを有する。子マッハツェンダ変調器４２ｃおよび４２ｄの構成は、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂと同じである。親マッハツェンダ変調器４４ｂの構成は、親マッハツェンダ変調器４４ａと同じである。

【0164】

光変調器４３ａはＸチャネル（Ｘ偏波）の変調光を生成する。光変調器４３ｂはＹチャネル（Ｙ偏波）の変調光を生成する。Ｘ偏波の偏波面は、Ｙ偏波の偏波面と直交する。不図示の偏波回転素子および合波素子などを用いて、偏波面が直交するように、２つの変調光を合波する。

【0165】

光変調器４０ｂの製造方法は、図８と同様の工程である。制御部１０は、光変調器４０ｂ内のマッハツェンダ変調器それぞれに図９の試験を行う。光変調器４３ａの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂ、ならびに親マッハツェンダ変調器４４ａの試験を行う際、光変調器４３ｂの子マッハツェンダ変調器４２ｃおよび４２ｄは、消光点に調整する。光変調器４３ｂの子マッハツェンダ変調器４２ｃおよび４２ｄ、ならびに親マッハツェンダ変調器４４ｂの試験を行う際、光変調器４３ａの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂは、消光点に調整する。

【0166】

表２は、記憶装置３４が記憶するデータテーブルの例である。記憶装置３４は、複数の光変調器４０ｂ（表２では光変調器４０ｂ－１および４０ｂ－２）それぞれの電圧を記憶する。

【表2】

【0167】

ＸＩのＶｃｃは、光変調器４０ｂのＸｃｈ側の光変調器４３ａの子マッハツェンダ変調器４２ａの中心電圧である。ＸＱのＶｃｃは、光変調器４３ａの子マッハツェンダ変調器４２ｂの中心電圧である。ＹＩのＶｃｃは、Ｑｃｈ側の光変調器４３ｂの子マッハツェンダ変調器４２ｃの中心電圧である。ＹＱのＶｃｃは、光変調器４３ｂの子マッハツェンダ変調器４２ｄの中心電圧である。ＸｃｈのＶｃｐは、親マッハツェンダ変調器４４ａの中心電圧である。ＹｃｈのＶｃｐは、親マッハツェンダ変調器４４ｂの中心電圧である。光変調器４０ｂ－１における各電圧は、例えば５．８Ｖ、６．２Ｖ、６．０Ｖ、６．１Ｖ、５．９Ｖ、および６．０Ｖである。光変調器４０ｂ－２の電圧の具体的な値は省略する。

【0168】

第２実施形態によれば、マッハツェンダ変調器ごとに最適化された電圧で、マッハツェンダ変調器を駆動することで、位相調整範囲を所定の大きさとし、かつ光の吸収損失の増加を抑制することができる。

【0169】

光変調器４０の例は、第１実施形態ではＩＱ変調器、第２実施形態ではＤＰ－ＩＱ変調器とした。これら以外の光変調器に、本開示を適用してもよい。

【0170】

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0171】

１０ 制御部
１２ 位相制御部
１４ レーザ制御部
１５ 算出部
１６ 変調制御部
１８ 記憶制御部
２２ 波長可変レーザ素子
２４ ＡＢＣ回路
２６ ドライバＩＣ
３０ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３４ 記憶装置
３６ インターフェース
４０、４０ａ、４０ａ－１、４０ａ－２、４０ｂ、４０ｂ－１、４０ｂ－２、４３ａ，４３ｂ 光変調器
４１ 基板
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ 子マッハツェンダ変調器
４４ａ、４４ｂ 親マッハツェンダ変調器
５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ アーム導波路
５０、５１ 入力導波路
５６ 出力導波路
５８、５９、６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂ、６４ カプラ
６６ａ、６６ｂ、６６ｄ、６６ｅ、 変調電極
６６ｃ、６６ｆ、６８ｃ、６８ｆ、７０ｃ グランド電極
６８ａ、６８ｂ、６８ｄ、６８ｅ、７０ａ、７０ｂ 位相調整電極
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅ、７２ｆ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ、７４ｆ，７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ、７５ｅ、７５ｆ、７６ａ、７６ｂ、７６ｃ 配線
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄ 終端素子
８０ 半導体基板
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ 端面
８１ 絶縁膜
８２、８６ クラッド層
８４ コア層
８５ 樹脂層
８８ コンタクト層
１００ 光送信装置

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20A】

【図20B】

【図21A】

【図21B】

【図22A】

【図22B】

【図23A】

【図23B】

【図24A】

【図24B】

【図25A】

【図25B】

【図26】