CN101165583A - 光调制器和发射器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了光调制器和发射器。为了减小波长啁啾并生成在接收器侧可容易地解调的多值信号光，马赫－曾德尔型光调制器包括：用于将入射光分成分支光的入射波导；分别传输所述分支光并表现出电光效应的一对光波导；沿所述光波导布置的一对信号电极；以及用于输出通过所述光波导传输的光的干涉光的出射波导。此外，在边界处，每个光波导的偏振都发生反转，并且光波导或信号电极彼此交叉。

Description

光调制器和发射器
技术领域
本发明涉及一种用于光通信的马赫-曾德尔型光调制器和发射器。
背景技术
采用诸如铌酸锂(LiNbO3)或钽酸锂(LiTaO2)的电光晶体的光波导器件是如下形成的：构图之后在晶体基板的一部分上热扩散金属膜或在安息香酸中实现质子交换来形成光波导，然后在形成的光波导附近设置信号电极。具有分支干涉型光波导结构的马赫-曾德尔型光调制器就是这样一种采用电光晶体的光波导器件。
通信中通常使用二值调制模式，其中信号电平为0或1。但是近年来，已经逐渐开发出使用三值或四值以增大传输容量的多值调制模式。多值信号是为光输出强度、光的相位以及它们的组合提供多个值的信号。日本专利申请特开公报No.2005-221874中给出了这样一个示例。
使用马赫-曾德尔型光调制器为光输出强度提供多个值的方法包括通过使用经电耦合器进行了波组合的多值电信号向平行光波导之一施加电场以生成多值信号光的方法，以及使用独立的电信号向两个平行光波导中的每一个施加电场以生成多值信号光的方法。由于通过使用独立的电信号向两个平行光波导中的每一个施加电场的方法不需要电耦合器，所以不会发生电信号损耗和波段劣化，因此这种方法在成本和大小方面占有优势。
图21示出了常规光调制器的结构。常规光调制器2100包括入射光波导2101、一对光波导2102a和2102b、一对信号电极2103A和2103B，以及出射光波导2104。从入射光波导2101进入的光分叉，并通过光波导2102a和光波导2102b传输。通过光波导2102a和光波导2102b传输的光在出射光波导2104中彼此干涉，并作为信号光被发射。
信号电极2103A和信号电极2103B沿光波导2102a和光波导2102b设置。例如，当使用Z向切割晶体基板时，信号电极2103A和信号电极2103B分别布置在光波导2102a和光波导2102b的正上方。当向信号电极2103A和信号电极21 03B输入电信号并且施加电压时，Z轴方向上的电场使光波导2102a和光波导2102b的折射率发生变化。
光调制器2100对信号电极2103A和信号电极2103B处的电信号进行控制，以在分别通过光波导2102a和光波导2102b传输的光之间产生相位差。例如，当分别向信号电极2103A和信号电极2103B施加+V∏/2和-V∏/2的电压时，通过光波导2102a和光波导2102b传输的光之间的相位差是180°，并且从出射光波导2104发射出的信号光的输出强度为0。
图22A示出了当信号电极103A和信号电极103B中的电信号都为ON时常规光调制器中的每个光波导的光电场的第一示例。在此示例中，通过光波导2102a传输的光A和通过光波导2102b传输的光B之间的相位差为180°，而从出射光波导2104发射出的信号光的输出强度为0。
图22B示出了当信号电极103A中的电信号为ON而信号电极103B中的电信号为OFF时常规光调制器中的每个光波导的光电场的第二示例。在此示例中，从出射光波导2104发射出的信号光C的输出强度为1/3，而相位为-71°。
图22C示出了当信号电极103A中的电信号为OFF而信号电极103B中的电信号为ON时常规光调制器中的每个光波导的光电场的第三示例。在此示例中，从出射光波导2104发射出的信号光C的输出强度为2/3，而相位为+48°。
图22D示出了当信号电极103A和信号电极103B中的电信号都为OFF时常规光调制器中的每个光波导的光电场的第四示例。在此示例中，通过光波导2102a传输的光A和通过光波导2102b传输的光B之间的相位差为0，从出射光波导2104发射出的信号光的输出强度为1，而相位为0。以这种方式来组合光波导2102a的输入信号和光波导2102b的输入信号使得从出射光波导2104发射出的信号光C的输出强度可以有四个值。
但是，在常规光调制器中，由于从出射光波导传发射出的信号光C的相位根据强度调制而变化，所以信号光C中会发生波长啁啾，从而改变了信号光C的波长。因此，波形会由于传输期间的波长色散而劣化，从而导致在接收侧难以进行解调。
在将常规光调制器的强度调制与相位调制相结合来进行大容量多值调制时，从出射光波导发射出的信号光C的相位根据强度调制而改变，因此，此变化分量转变成相位调制信号中的噪声，导致难以在接收侧进行解调。
为了解决这些问题，本发明的目的是提供一种在生成多值信号光时减小波长啁啾并便于在接收侧进行解调的光调制器，以及提供一种应用此光调制器的发射器。
发明内容
本发明的一个目的是至少解决常规技术中的上述问题。
根据本发明一个方面的马赫-曾德尔型光调制器包括：入射波导，用于将入射光分成分支光；一对光波导，包括分别传输所述分支光并表现出电光效应的第一光波导和第二光波导；一对信号电极，包括分别沿所述一对光波导布置的第一信号电极和第二信号电极；以及出射波导，用于输出分别通过所述一对光波导传输的所述分支光的干涉光；其中所述一对光波导的偏振分别在边界处反转，并且第一光波导和第二光波导的交叉或第一信号电极和第二信号电极的交叉中的任何一个发生在所述边界附近。
根据本发明另一个方面的马赫-曾德尔型光调制器包括：入射光波导，用于接收光并使光分支；一对光波导，形成在表现出电光效应的基板上并分别传输经所述入射光波导分支的光；一对信号电极，分别对应于所述一对光波导并相应地沿所述一对光波导布置；以及出射光波导，用于输出通过所述一对光波导传输的光的干涉光作为信号光；其中在基板上以基板上的边界为界形成其中偏振发生反转的偏振反转区域和其中偏振未发生反转的偏振未反转区域，并且所述一对信号电极与所述一对光波导之间的对应关系在所述边界附近发生转变。
根据本发明再一个方面的发射器包括马赫-曾德尔型光调制器。
本发明的其他目的、特征和优点在以下对本发明的详细说明中被明确说明，或者在结合附图阅读时会变得明了。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的光调制器的平面图；
图2A是根据第一实施方式的光调制器中的一对光波导内的由信号电极103A导致的直流(DC)分量的折射率变化的图；
图2B是由信号电极103A导致的高频分量的折射率变化的图；
图2C是根据第一实施方式的光调制器中的一对光波导内的由信号电极103B导致的DC分量的折射率变化的图；
图2D是由信号电极103B导致的高频分量的折射率变化的图；
图3A是根据第一实施方式的光调制器内的每个光波导的光电场的第一示例的图；
图3B是根据第一实施方式的光调制器内的每个光波导的光电场的第二示例的图；
图3C是根据第一实施方式的光调制器内的每个光波导的光电场的第三示例的图；
图3D是根据第一实施方式的光调制器内的每个光波导的光电场的第四示例的图；
图4是根据第一实施方式的第一变型的光调制器的平面图；
图5是根据第一实施方式的第二变型的光调制器的平面图；
图6是根据第一实施方式的第三变型的光调制器的平面图；
图7是根据第一实施方式的第四变型的光调制器的平面图；
图8是根据第一实施方式的第五变型的光调制器的平面图；
图9是根据第一实施方式的第六变型的光调制器的平面图；
图10是根据第一实施方式的光调制器内的一对波导的交叉的第一示例；
图11是根据第一实施方式的光调制器内的一对波导的交叉的第二示例；
图12是根据第一实施方式的光调制器内的一对波导的交叉的第三示例；
图13是沿图12内的A-A截取的横截面图；
图14是输出功率比与消光比之间的关系的图示；
图15是根据第二实施方式的光调制器的平面图；
图16是根据第二实施方式的变型的光调制器的平面图；
图17A是沿图16内的B-B截取的横截面图的第一示例；
图17B是沿图16内的B-B截取的横截面图的第二示例；
图18是根据第三实施方式的光调制器的平面图；
图19是根据第三实施方式的变型的光调制器的平面图；
图20是应用了根据本发明的光调制器的发射器的示例的框图；
图21是常规光调制器的平面图；
图22A是常规光调制器内的每个光波导的光电场的第一示例；
图22B是常规光调制器内的每个光波导的光电场的第二示例；
图22C是常规光调制器内的每个光波导的光电场的第三示例；而
图22D是常规光调制器内的每个光波导的光电场的第四示例。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明根据本发明的示范性实施方式。
图1示出了根据第一实施方式的光调制器的结构。如图1所示，根据第一实施方式的光调制器100是马赫-曾德尔型光调制器，其包括入射光波导101，一对光波导102(光波导102a和光波导102b)、一对信号电极103(信号电极103A和信号电极103B)以及出射光波导104。入射光波导101接收光，并在分支点101a处使输入光分支。
光波导102a和光波导102b形成在具有电光效应的基板105上，并分别传输经入射光波导101分支的光。具有电光效应的基板是晶体基板例如LiNbO3或LiTaO3基板。基板105的折射率根据信号电极103A或信号电极103B的电场的函数而改变。光波导102a和光波导102b关于连接了入射光波导101的分支点101a和出射光波导104的干涉点104a的直线对称地布置。
通过基板105上的边界106在基板105上形成有其中偏振发生反转的偏振反转区域和其中偏振未发生反转的偏振未反转区域。在此示例中，在基板105上的被边界106分隔开的区域105a到105c中，区域105b被确定为偏振反转区域(在后面的附图中，偏振反转区域用虚线围起的区域来)，而区域105a和区域105c被确定为偏振未反转区域。在偏振反转区域中，电场导致的折射率变化的方向与偏振未反转区域中的相反。
信号电极103A和信号电极103B对应于光波导102a和光波导102b，并相应地沿每个光波导布置。信号电极103A和信号电极103B附近设置有接地电极103C。在此示例中，信号电极103A和信号电极103B与光波导102a和光波导102b的对应关系在基板105上的每个边界106处互换。
在此示例中，光波导102a和光波导102b彼此交叉两次，每个边界106处一次。在区域105a和区域105c内，信号电极103A沿光波导102a布置，而信号电极103B沿光波导102b布置。
另一方面，在区域105b内，信号电极103A沿光波导102b布置，而信号电极103B沿光波导102a布置。这样，当光波导102a和光波导102b在每个边界106处彼此交叉时，信号电极103A和信号电极103B与光波导102a和光波导102b的对应关系就发生了互换。
二值电信号(微波)流过信号电极103A和信号电极103B，以分别向光波导102a和光波导102b施加电场，从而改变光波导102a和光波导102b的折射率。对流过信号电极103A和信号电极103B的电信号进行控制使得可以改变分别通过光波导102a和光波导102b传输的光的相位。在此示例中，正电信号流过信号电极103A，而负电信号流过信号电极103B。
出射光波导104输出分别通过光波导102a和光波导102b传输的光的干涉光作为信号光。该信号光是强度调制信号，其强度根据分别通过光波导102a和光波导102b传输的光之间的相位差而变化。
在入射光波导101、一对光波导102a和102b以及出射光波导104中，只有这一对光波导102a和102b可能具有电光效应。但是，在此示例中，入射光波导101、一对光波导102a和102b以及出射光波导104均形成在具有电光效应的同一晶体基板105上，而信号电极103A和信号电极103B布置在该基板的表面上。
可在基板105与信号电极103A之间、基板105与信号电极103B之间以及基板105与接地电极103C之间设置缓冲层，以防止通过光波导102和出射光波导104传输的光被信号电极103A、103B或接地电极103C吸收。例如，厚度为0.2～1微米的二氧化硅可用作缓冲层。改变信号电极103A和信号电极103B的横截面形状可控制电信号的有效(effective)折射率，并且通过使光信号和电信号速度匹配，可获得宽波段的光响应特性。
偏振反转区域是通过以例如抗蚀剂对基板105进行构图然后应用脉冲强电场而形成的。当光波导102a和光波导102b交叉时，必须尽可能多地避免从一个光波导到另一个光波导的漏光。因此，使光波导102a和光波导102b基本成直角地交叉是优选的。
图2A是根据第一实施方式的光调制器中的一对光波导内的由信号电极103A导致的直流分量的折射率变化。图2B是根据第一实施方式的光调制器中的一对光波导内的由信号电极103A导致的高频分量的折射率变化。图2C是根据第一实施方式的光调制器中的一对光波导内的由信号电极103B导致的直流分量的折射率变化。图2D是根据第一实施方式的光调制器中的一对光波导内的由信号电极103B导致的高频分量的折射率变化。
在图2A到2D中的每一个中，横坐标都代表光在光波导102a和光波导102b内的传输方向，而纵坐标都代表光波导102a和光波导102b内的折射率变化。区域201a到201c分别对应于图1所示的区域105a到105c。如图2B和2D所示，由于高频分量每次通过光波导传输时都会衰减，所以折射率变化的绝对值沿传输方向减小。
如图2A和2B所示，流过信号电极103A的正电流使光波导102a的折射率在区域201a和201c中改变为负值，而使光波导102b的折射率在区域201b中改变为正值。另一方面，如图2C和2D所示，流过信号电极103B的负电流使光波导102b的折射率在区域201a和201c中改变为正值，而使光波导102a的折射率在区域201b中改变为负值。
光波导102a和光波导102b在区域201a和201c(偏振未反转区域)中的改变为正值和负值的折射率变化与区域201b(偏振反转区域)中的折射率变化相反。区域201a和201c与区域201b内的光波导102a和光波导102b与信号电极103A或信号电极103B相互作用的段的长度的比率被调节为，使得区域201a和201c中的折射率变化的绝对值等于区域201b中的折射率变化的绝对值。
图3A示出了当信号电极103A和信号电极103B中的电信号均为ON时，根据第一实施方式的光调制器中的每个光波导的光电场的第一示例。在此示例中，通过光波导102a传输的光A的输出强度等于通过光波导102b传输的光B的输出强度，并且相位差为180°。因此，从出射光波导104发射出的信号光C的输出强度为0。
图3B示出了当信号电极103A中的电信号为ON而信号电极103B中的电信号为OFF时，根据第一实施方式的光调制器中的每个光波导的光电场的第二示例。在此示例中，通过光波导102a传输的光A的输出强度等于通过光波导102b传输的光B的输出强度，两光的相位彼此符号相反而绝对值彼此相等。因此，从出射光波导104发射出的信号光C的相位为0。信号光C的输出强度为1/3。
图3C示出了当信号电极103A中的电信号为OFF而信号电极103B中的电信号为ON时，根据第一实施方式的光调制器中的每个光波导的光电场的第三示例。在此示例中，同样，通过光波导102a传输的光A的输出强度等于通过光波导102b传输的光B的输出强度，两光的相位彼此符号相反而绝对值彼此相等。因此，从出射光波导104发射出的信号光C的相位为0。信号光C的输出强度为2/3。
图3D示出了当信号电极103A和信号电极103B中的电信号均为OFF时，根据第一实施方式的光调制器中的每个光波导的光电场的第四示例。在此示例中，通过光波导102a传输的光A的输出强度等于通过光波导102b传输的光B的输出强度，两光的相位为0。因此，从出射光波导104发射出的信号光C的相位为0。信号光C的输出强度为1。
图4示出了根据第一实施方式的第一变型的光调制器的结构。如图4所示，根据第一实施方式的第一变型的光调制器400中的光波导102a和光波导102b在边界106处彼此交叉一次。在光波导102a和光波导102b的与信号电极103A和信号电极103B相互作用的部分中，偏振反转区域中的部分与偏振未反转区域中的部分的长度相等。结果，从出射光波导104发射出的信号光C的相位不会随每个输出强度而改变。
图5示出了根据第一实施方式的第二变型的光调制器的结构。如图5所示，根据第一实施方式的第二变型的光调制器500中的光波导102a和光波导102b在边界106处彼此交叉一次。在光波导102a和光波导102b的与信号电极103A和信号电极103B相互作用的部分中，从边界106向出射光波导104延伸的部分比从边界106向入射光波导101延伸的部分要长。
结果，每次通过光波导102a和光波导102b传输时都会衰减的信号光C的高频分量的相位不会随每个输出强度而改变。此外，基板105上的从边界106向入射光波导101延伸的区域或者从边界106向出射光波导104延伸的区域都可以是偏振反转区域。
图6示出了根据第一实施方式的第三变型的光调制器的结构。如图6所示，根据第一实施方式的第三变型的光调制器600具有根据第一实施方式的第二变型的其中基板105上的从边界106向入射光波导101延伸的区域是偏振反转区域的光调制器500的结构。结果，信号光C的高频分量的相位不会随每个输出强度而改变，并且该偏振反转区域的面积较窄，从而有助于偏振反转。
图7示出了根据第一实施方式的第四变型的光调制器的结构。如图7所示，根据第一实施方式的第四变型的光调制器700中的光波导102a和光波导102b在每个边界106处彼此交叉两次。光波导102a的与信号电极103A或信号电极103B相互作用的部分全部设置在基板105上的偏振反转区域中。
另一方面，光波导102b的与信号电极103A或信号电极103B相互作用的部分全部设置在基板105上的偏振未反转区域中。结果，流过信号电极103A和信号电极103B的电信号都可以是正电信号。
图8示出了根据第一实施方式的第五变型的光调制器的结构。如图8所示，在根据第一实施方式的第五变型的光调制器800中，光波导102a和光波导102b与信号电极103A的相互作用部分801A的长度与光波导102a和光波导102b与信号电极103B的相互作用部分801B的长度不同。
在此示例中，光波导102a和光波导102b关于连接了入射光波导101的分支点101a与出射光波导104的干涉点的直线对称地设置，而信号电极103A和信号电极103B关于该直线非对称地形成。结果，即使流过信号电极103A的电信号的电压与流过信号电极103B的电信号的电压相同，光波导102a内的相位变化也会与光波导102b内的相位变化不同，从而光调制器800可产生四值信号。
此外，可改变基板105中的布置有信号电极103A的缓冲层的厚度与布置有信号电极103B的缓冲层的厚度以实现这样的结构：即使流过信号电极103A的电信号的电压与流过信号电极103B的电信号的电压相同，光波导102a内的相位变化与光波导102b内的相位变化也不同。此外，信号电极103A与相应地设置在附近的接地电极103C之间的间隙(即距离)可以和信号电极103B与相应地设置在附近的接地电极103C之间的间隙不同。
图9示出了根据第一实施方式的第六变型的光调制器的结构。如图9所示，在根据第一实施方式的第六变型的光调制器900中，信号电极103A的电极焊盘103Aa和信号电极103B的电极焊盘103Ba都被设置成引出到基板105的一侧。结果，在将该光调制器应用于发射器时，可提高光调制器900对于发射器的适应特性。
信号电极103A的从电极焊盘103Aa到光波导102a的长度等于信号电极103B的从电极焊盘103Ba到光波导102b的长度。具体来讲，信号电极103A在光波导102a和电极焊盘103Aa之间具有迂回(detour)部分103Ab。结果，输入到电极焊盘103Aa的电信号作用在光波导102a上的定时可与输入到电极焊盘103Ba的电信号作用在光波导102b上的定时相匹配。
信号电极103A和信号电极103B分别在边界106的位置处具有迂回部分103Ac和迂回部分103Bc。结果，可以在光波导102a和光波导102b中避免传输光和电信号之间的定时的偏差。
图10是根据第一实施方式的光调制器中的一对波导的交叉的第一示例。如图10所示，定向耦合器1001构成了根据第一实施方式的光调制器(例如光调制器100)中的光波导102a和光波导102b的交叉。如上所述，使光波导102a和光波导102b基本成直角地交叉是优选的，以尽可能地避免光到每个波导中的交叉泄漏。但是，当芯片窄且不能获得足够的交叉角时，可使用定向耦合器1001。
图11是根据第一实施方式的光调制器中的一对波导的交叉的第二示例。如图11所示，多模干涉(MMI)耦合器1101可以构成根据第一实施方式的光调制器(例如光调制器100)中的光波导102a和光波导102b的交叉。
图12是根据第一实施方式的光调制器中的一对波导的交叉的第三示例。图13是沿图12中的A-A截取的横截面图。如图12和13所示，根据第一实施方式的光调制器(例如光调制器100)中的光波导102a和光波导102b的交叉可以是当这些波导在基板105中的上部和下部位置彼此交叉时实现的多层交叉。在此示例中，例如通过施加短脉冲激光来增大基板105中的折射率的方法在基板105中设置光波导102b。
图14是输出功率比与消光比的图示。在图14中，横坐标以分贝表示输出功率比，而纵坐标以分贝表示消光比。由于调制器的消光比需要为大约13分贝或更高，所以将输出功率比设置成15分贝或更高是优选的。
根据第一实施方式的光调制器100，当光波导102a在边界106处与光波导102b交叉时，信号电极103A和信号电极103B与光波导102a和光波导102b的对应关系发生互换，从而改变了从出射光波导104发射出的信号光C的输出强度而不会改变相位。因此，不会发生波长啁啾，并且可以生成在接收器侧可容易解调的多值信号光C。
图15示出了根据第二实施方式的光调制器的结构。如图15所示，在根据第二实施方式的光调制器1500中，由于信号电极103A和信号电极103B在边界106处彼此三维交叉，所以信号电极103A和信号电极103B与光波导102a和光波导102b的对应关系发生了互换。
在此示例中，在边界106处，信号电极103B的一部分由导线1501形成，并且导线1501与信号电极103A三维交叉。但是，导线1501不必在边界106处与信号电极103A交叉，并且偏振反转区域以及导线1501的交叉处的位置可以对应于波长啁啾的程度来确定。导线1501的两端设置有导线1501键合在其上的电极焊盘1502，从而提高了可加工性。
图16示出了根据第二实施方式的变型的光调制器的结构。图17A是沿图16中的B-B截取的横截面图的第一示例。图17B是沿图16中的B-B截取的横截面图的第二示例。如图16所示，根据第二实施方式的光调制器1600中的信号电极103A和信号电极103B可以通过在边界106的位置处设置在多个层中而在边界106处彼此三维交叉。但是，信号电极103A和信号电极103B不必在边界106处交叉，并且偏振反转区域以及信号电极103A和信号电极103B的交叉的位置可以对应于波长啁啾的程度来确定。
例如，如图17A所示，信号电极103A和信号电极103B可通过经由绝缘层1701设置在多个层中而在边界106处彼此三维交叉。如图17B所示，信号电极103A和信号电极103B可以在基板105的缓冲层1702中设置在多个层中。结果，信号电极103A和信号电极103B可以彼此三维交叉，而无需特别形成绝缘层1701的膜。
根据第二实施方式的光调制器，当信号电极103A和信号电极103B在边界106处彼此三维交叉时，信号电极103A和信号电极103B与光波导102a和光波导102b的对应关系发生互换，并且可以改变从出射光波导104发射出的信号光C的输出强度而不会改变相位。因此，不会发生波长啁啾，并且可以生成在接收器侧可容易解调的多值信号光C。
图18示出了根据第三实施方式的光调制器的结构。如图18所示，根据第三实施方式的光调制器1800还包括相位调制器1800a，该相位调制器对从出射光波导104发射出的信号光进行二值相位调制。在此示例中，相位调制器1800a形成在其中形成有光调制器100的基板105上，并且包括光波导1801、信号电极1802和出射光波导1803。
光波导1801对从相位调制器100中的出射光波导104发射出的信号光C进行传输。信号电极1802与光波导1801平行地布置。出射光波导1803发射通过光波导1801传输的光作为信号光。光调制器1800对信号电极1802中的电信号进行控制以改变通过光波导1801传输的光的相位，从而实现二值相位调制。
图19示出了根据第三实施方式的变型的光调制器的结构。如图19所示，根据第三实施方式的光调制器1900还包括相位调制器1900a，该相位调制器对从出射光波导104发射出的信号光进行四值相位调制。在此示例中，相位调制器1900a形成在其中形成有光调制器100的基板105上，并且包括分支光波导1901、两对光波导1902a到1902d、两对信号电极1903A到1903D、接地电极1904和出射光波导1905。
分支光波导1901将从光调制器100的出射光波导104发射出的信号光C分成四个方向。两对光波导1902(光波导1902a到1902d)对经分支光波导1901分成四个方向的信号光C进行传输。两对信号电极1903(信号电极1903A到1903D)分别对应于并相应地沿光波导1902a到1902d布置。
电极1904对通过光波导1902c和1902d传输的光施加V∏/2的偏压。出射光波导1905输出通过两对光波导1902传输的光的干涉光作为信号光。光调制器1900对信号电极1903A到1903D中的电信号进行控制以改变通过光波导1902a到1902d传输的各个光的相位，从而实现四值相位调制。
这里，在图18和19中，相位调制器1800a和相位调制器1900a形成在其中形成有光调制器100的基板105上。但是，这两个相位调制器都可与不同于光调制器100的模块组合地形成。此外，相位调制模式并不局限于前文所述模式。上文说明了其中光调制器100应用于光调制器1900和光调制器1800的示例。但是，光调制器并不局限于此，而是可以应用根据上述实施方式中的任何一个的光调制器。
根据第三实施方式的光调制器1800和光调制器1900，当强度调制进一步与相位调制相结合时，因为经强度调制而获得的信号光的相位不会改变，所以相位调制导致的噪声会减小。结果，根据光调制器1800或光调制器1900，可生成在接收侧可容易解调的高容量多值信号光。
图20是应用了根据本发明的光调制器的发射器的示例的框图。如图20所示，包括根据本发明的光调制器的发射器2000包括激光二极管(LD)2001、LD控制电路2002、信号复用电路2003、驱动器2004和光调制器2005。LD 2001在LD控制电路2002的控制下生成将输出给光调制器2005的连续光。
信号复用电路2003对将发送的数据的电信号进行复用，并将复用信号输出给驱动器2004。驱动器2004将经信号复用电路2003复用的电信号输出给光调制器2005。在此示例中，光调制器2005是根据第一实施方式的光调制器100。
光调制器2005经由入射光波导101接收从LD 2001输出的连续光，将从驱动器2004输出的电信号发送给信号电极103A和信号电极103B以调制该连续光的强度，并将经强度调制的光作为信号光发送给接收器(未示出)。
在上文中，光调制器2005被描述成根据第一实施方式的光调制器100。但是，光调制器2005并不局限于此，而是可以应用根据上述实施方式中的任何一个的光调制器。此外，尽管光波导的交叉被描述成在偏振反转区域和偏振未反转区域的边界处，但是光波导并不必须在此边界处彼此交叉，而是可以根据波长啁啾的程度来确定偏振反转区域以及光波导交叉的位置。
根据本发明的光调制器和发射器，可以减小波长啁啾，并且可生成在接收器侧可容易解调的多值信号光。
尽管为了完全和清楚地公开已经结合具体实施方式说明了本发明，但是所述权利要求并未因此受限，而是应该被解释成包含本领域的技术人员可想到的完全落在文中阐明的基本教义内的所有变型和另选结构。
本申请基于2006年10月20日提交的在先日本专利申请No.2006-286789并要求其优先权，此处通过引用并入其全部内容。

Claims (28)

1.一种马赫-曾德尔型光调制器，该马赫-曾德尔型光调制器包括：
入射波导，用于将入射光分成分支光；
一对光波导，包括分别传输所述分支光并表现出电光效应的第一光波导和第二光波导；
一对信号电极，包括分别沿所述一对光波导布置的第一信号电极和第二信号电极；以及
出射波导，用于输出分别通过所述一对光波导传输的所述分支光的干涉光，其中
所述一对光波导的偏振分别在边界处反转，并且
第一光波导和第二光波导的交叉或第一信号电极和第二信号电极的交叉中的任何一个发生在所述边界附近。
2.一种马赫-曾德尔型光调制器，该马赫-曾德尔型光调制器包括：
入射光波导，用于接收光并使光分支；
一对光波导，形成在表现出电光效应的基板上并分别传输经所述入射光波导分支的光；
一对信号电极，分别对应于所述一对光波导并相应地沿所述一对光波导布置；以及
出射光波导，用于输出分别通过所述一对光波导传输的所述分支光的干涉光并将所述干涉光作为信号光进行发射，其中
在基板上以基板上的边界为界形成其中偏振发生反转的偏振反转区域和其中偏振未发生反转的偏振未反转区域，并且
所述一对信号电极与所述一对光波导之间的对应关系在所述边界附近发生互换。
3.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对光波导相对于连接了所述入射光波导的分支点和所述出射光波导的干涉点的直线对称地布置。
4.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对光波导中的第一光波导和第二光波导在所述边界附近彼此交叉，并且对应关系发生互换。
5.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中在分别与所述一对光波导中的第一光波导和第二光波导相对应并与所述一对信号电极相互作用的多个部分中，形成在所述偏振反转区域内的部分的长度等于形成在所述偏振未反转区域内的部分的长度。
6.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中在分别与于所述一对光波导中的第一光波导和第二光波导相对应并与所述一对信号电极相互作用的多个部分中，从所述边界向所述出射光波导延伸的第一部分比从所述边界向所述入射光波导延伸的第二部分要长。
7.根据权利要求6所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述偏振反转区域从所述边界向所述入射光波导延伸。
8.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述基板上存在多个边界，并且所述偏振反转区域和偏振未反转区域交替形成且其间设置有所述边界。
9.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对光波导包括第一光波导和第二光波导，并且在一部分处与所述一对信号电极相互作用，第一光波导的所述部分布置在所述偏振反转区域中，而第二光波导的所述部分布置在所述偏振未反转区域中。
10.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对光波导的第一光波导和第二光波导分别具有与所述一对信号电极相互作用的部分且长度不同。
11.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中在所述基板中，所述一对信号电极的第一信号电极和第二信号电极分别布置在厚度不同的第一缓冲层和第二缓冲层中。
12.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中从所述一对信号电极中的第一信号电极和第二信号电极分别到接地电极的距离不同。
13.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对信号电极中的第一信号电极和第二信号电极均设置有引出到所述基板的相同侧的信号电极焊盘。
14.根据权利要求13所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中第一信号电极和第二信号电极的长度等于从分别与其相对应的所述信号电极焊盘到也分别与其相对应的所述一对光波导的光波导的长度。
15.根据权利要求13所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中第一信号电极和第二信号电极在所述边界的位置处均具有迂回部分。
16.根据权利要求3所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对光波导的第一光波导和第二光波导以大体直角彼此交叉。
17.根据权利要求3所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中定向耦合器构成了所述一对光波导的交叉。
18.根据权利要求3所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中多模干涉耦合器构成了所述一对光波导的交叉。
19.根据权利要求3所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对光波导的交叉是三维交叉。
20.根据权利要求16所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对光波导的交叉处的输出功率比为至少15分贝。
21.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述一对信号电极的第一信号电极和第二信号电极在所述边界附近彼此三维交叉，由此使所述一对信号电极和所述一对光波导之间的对应关系发生互换。
22.根据权利要求21所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中第一信号电极和第二信号电极中的至少一个由导线形成，并且所述边界附近的所述一对信号电极的三维交叉通过所述导线来实现。
23.根据权利要求22所述的马赫-曾德尔型光调制器，该马赫-曾德尔型光调制器还包括用于键合所述导线并设置在所述导线的两端的电极焊盘。
24.根据权利要求21所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中在所述边界附近的位置处，所述一对信号电极被布置在多个层中。
25.根据权利要求24所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中所述多个层通过绝缘层来布置。
26.根据权利要求24所述的马赫-曾德尔型光调制器，其中第一信号电极和第二信号电极在所述基板的缓冲层中彼此三维交叉。
27.根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器，该马赫-曾德尔型光调制器还包括用于对所述信号光的相位进行调制的相位调制器。
28.一种包括根据权利要求2所述的马赫-曾德尔型光调制器的发射器。
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