JP2009053499A - 光変調器および光変調モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、駆動回路が大幅に簡略化できる光変調器および前記光変調器を用いた光変調モジュールの提供。
【解決手段】光が入射される入力側単一モード導波路１と、入力側単一モード導波路１に入射された光を２つの光に分割する光分割部５と、光分割部５で２つに分割された光が透過する一対の導波路アーム部２ａ、２ｂと、導波路アーム部２ａ、２ｂに重ねて設けられた変調電極３ａ、３ｂとを有する位相変調部と、導波路アーム部２ａ、２ｂを透過した光を再結合する再結合部６と、再結合部６で再結合した光が導出される出力側単一モード導波路４とを備え、位相変調部においては、２つの導波路アーム部２ａ、２ｂの間にπ／２シフトが引き起こされるように導波路アーム部２あ、２ｂは夫々異なる屈折率を有する光変調器。
【選択図】図１

Description

本発明は、光変調器および光変調モジュールに関する。

高速データ伝送網として、一度に大量のデータを授受できる光通信網が検討されている。光通信網においては、電気信号に基づいて光の強度や位相、波長などを変調する光変調器が重要である。

光変調器としては、導波路を用いたものが一般的であり、具体的には、マッハ・ツェンダー干渉系型光変調器（ＭＺＩ；Mach-Zehnder Interferometer）が挙げられる（特許文献１）。

ＭＺＩは、入射導波路が２つに分岐して形成された一対の導波路アーム部と、前記導波路アーム部が出射側で再結合されて形成された１本の出射導波路とを有する。そして、入射導波路から入射した光信号は、２つに分割されて導波路アーム部の夫々に入射し、導波路アーム部を伝搬した光信号が再結合されて干渉パターンを形成する。導波路アーム部に電気信号が印加されると、導波路アーム部を伝搬する光信号間に位相ずれが発生して干渉パターンが変化する。これにより、印加された電気信号の強さに応じて光信号の強度が連続的に変調される。

ここで、前記ＭＺＩに入力される電気信号に対して線形に光を変調するためには、前記導波路アーム部に何らかのバイアスを印加して２本の導波路アーム部の間にπ／２シフトを生じさせる必要がある。従来は、前記シフトを生じさせるために、前記バイアスとして前記２本の導波路アーム部のうちの１本に所定の強さの直流電圧であるバイアス電圧を印加していた
特開２００１−１５４１６４号公報

しかしながら、導波路アーム部に長時間バイアス電圧を印加すると、所謂直流ドリフトが生じる。直流ドリフトは、ある強さのバイアス電圧を印加したときに導波路アーム部に生じるバイアスの強さが変化する現象をいう。

したがって、数Ｇｂｐｓの高速でデータを授受する高速データ伝送網にＭＺＩを用いると駆動回路が複雑化するという問題があった。即ち、前記駆動回路は、バイアス電圧と電気信号とをミキシングする回路の他に、前記直流ドリフトを補償するための回路を設ける必要があった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、駆動回路が大幅に簡略化できる光変調器および前記光変調器を用いた光変調モジュールの提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、光が入射される入力側単一モード導波路と、前記入力側単一モード導波路に入射された光を２つの光に分割する光分割部と、別個に設けられた単一モード導波路からなり、前記光分割部で２つに分割された光が透過する一対の導波路アーム部と、前記導波路アーム部に重ねて設けられた変調電極とを有する位相変調部と、前記導波路アーム部を透過した光を再結合する再結合部と、前記再結合部で再結合した光が導出される出力側単一モード導波路とを備え、前記位相変調部においては、前記２つの導波路アーム部の間にπ／２シフトが引き起こされるように前記導波路アーム部は夫々異なる屈折率を有することを特徴とする光変調器に関する。

請求項１に記載の光変調器においては、導波路アーム部が夫々異なる屈折率を有することにより、光が透過するときに前記導波路アーム部に光学的バイアスが印加され、その結果、π／２シフトが生じる。

したがって、前記導波路アーム部には何らバイアス電圧を印加する必要がないから、長時間の使用によって光変調器に直流ドリフトが生じることがない。また、変調電極には電気信号のみを印加すればよいから、前記光変調器を駆動する駆動回路にはバイアス電圧を印加するための直流回路も、直流ドリフトを補償するための補償回路も設ける必要がない。故に、駆動回路の構成が大幅に簡略化される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光変調器において、一の導波路アーム部と他の導波路アーム部とが厚さが異なるものに関する。

ＭＺＩ光変調器において、導波路アーム部の厚さを増大させると屈折率も増大し、波路アーム部の厚さを減少させると屈折率も減少する。

請求項２に記載の光変調器においては、一方の導波路アーム部の厚さを他方の導波路アーム部よりも大きくすることにより、屈折率を増大させ、これによって導波路アーム部に光学的バイアスを印加する。

したがって、前記光変調器を光透過性の硬化性樹脂で形成するばあい、一方の導波路アーム部と他方の導波路アーム部とを同一の硬化条件で硬化させることができるから、前記光変調器は作製が容易である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光変調器において、前記入力側単一モード導波路、前記光分割部、前記導波路アーム部、前記再結合部、および前記出力側単一モード導波路を形成するコアと、前記コアを囲繞するクラッドとを備え、一の導波路アーム部は前記変調電極に向かって突出し、他の導波路アーム部は前記変調電極に向かう方向および遠ざかる方向に突出しているものに関する。

請求項３の光変調器においては、一の導波路アーム部は前記変調電極に向かって突出し、他の導波路アーム部は前記変調電極に向かう方向および遠ざかる方向に突出しているから、他の導波路アーム部は一の導波路アーム部に比較してより厚く、したがってより大きな屈折率を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光変調器において、前記入力側単一モード導波路、前記光分割部、前記導波路アーム部、前記再結合部、および前記出力側単一モード導波路を形成するコアと、前記コアを囲繞するクラッドとを備え、前記位相変換部において、一の導波路アーム部は、他の導波路アーム部と突出方向は同一であり、突出高さはより大きいものに関する。

請求項４の光変調器においては、一の導波路アーム部と他の導波路アーム部とは突出方向は同一であるが、突出高さは、一の導波路アーム部の方が、他の導波路アーム部に比較して大きい。したがって、一の導波路アーム部の方が他の導波路アーム部よりも大きな屈折率を有するから、前記一および他の導波路アーム部には光学的バイアスが印加される。

前記光変調器は、たとえばコア層をエッチングして前記一および他の導波路アーム部他の導波路を形成したあと、他の導波路アーム部をエッチングして厚みを減少させることにより作製できるから、請求項３の光変調器に比較して更に作製が容易である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の光変調器において、前記光分割部は、前記入力側単一モード導波路と導波路アーム部との間に配設されたＹ字分岐路であるものに関する。

請求項５の光変調器においては、前記光分割部は、前記入力側単一モード導波路を２本の導波路アーム部に接続するＹ字分岐路であるから、入力側単一モード導波路を伝搬した光は、前記光分割部において２つに分岐して夫々の導波路アーム部に入射される。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の光変調器において、前記光分割部および前記再結合部の少なくとも一方が、前記入力側単一モード導波路と前記導波路アーム部との間に配設された多モード導波路であるものに関する。

請求項６に記載の光変調器においては、前記光分割部および前記再結合部の何れか一方または両方が多モード導波路である。前記光変調器のうち、光分離部が多モード導波路であるものにおいては、入力側単一モード導波路を伝搬した光は、光分割部を構成する多モード導波路に入射される。そして、前記多モード導波路で強度および波形が同一の２つの光に分割されて夫々の導波路アーム部に入射される。また、再結合部が多モード導波路であるものにおいては、導波路アーム部から入射した光は、再結合部における多モード導波路で単一の光に再結合されて出力側単一モード導波路から出射する。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載の光変調器と、前記光変調器の変調電極に電気信号を入力する電気信号入力回路と、前記光変調器の入力側単一モード導波路に光を入射する光源とを備えることを特徴とする光変調モジュールに関する。

以上説明したように本発明によれば、駆動回路が大幅に簡略化できる光変調器および前記光変調器を用いた光変調モジュールが提供される。

１．実施形態１
以下、本発明の光変調器の一例について説明する。
（１）構成
実施形態１に係る光変調器１００は、図１および図２に示すように、光が入射される入力側単一モード導波路１と、前記入力側単一モード導波路が２つに分岐して形成された一対の単一モード導波路である導波路アーム部２ａ、２ｂと、導波路アーム部２ａ、２ｂに重ねて設けられた変調電極３ａ、３ｂと、導波路アーム部２ａ、２ｂが再び１本に合わさって形成された出力側単一モード導波路４とを備える。そして、導波路アーム部２ａ、２ｂと変調電極３ａ、３ｂとによって位相変調部が形成される。

入力側単一モード導波路１が２本の導波路アーム部２ａ、２ｂとの間にはＹ字分岐路が挿入されて光分割部５を形成し、導波路アーム部２ａ、２ｂと出力側単一モード導波路４との間には同様にＹ字分岐路が挿入されて再結合部６が形成されている。

光変調器１００は、導波路を形成するコア１０とコア１０を囲繞するクラッド１２とからなるコア・クラッド構造を有する。

入力側単一モード導波路１と導波路アーム部２ａ、２ｂと出力側単一モード導波路４とはコア１０によって一体的に形成されていてもよいし、別個のコア１０によって形成されていてもよい。但し、少なくとも導波路アーム部２ａ、２ｂは電気光学効果、即ち変調電極３ａ、３ｂに電圧を印加することにより、屈折率が変動する性質を有する必要があるから、全ての導波路をコア１０で一体的に構成する場合には、コア１０も電気光学効果を有する材料からなる必要がある。

クラッド１２は、コア１０とベース電極７との間に位置する下側クラッド層９とコア１０と変調電極３ａ、３ｂとの間に位置する上側クラッド層１１とによって形成されている。

光変調器１００は、更に、基板８と基板８表面に形成されたベース電極７とを備える。ベース電極７は接地されている。クラッド１２およびコア１０はベース電極７の表面に形成されている。変調電極３ａ、３ｂは、コア１０およびクラッド１２を挟んでベース電極７の反対側に位置する。

図３および図４に示すように、導波路アーム部２ａの厚さＴ_１は、導波路アーム部２ｂの厚さＴ_２に比較して大きい。導波路アーム部２ａは、図３に示すように、導波路アーム部２ｂと同様に上方、即ち変調電極３ａに向かう方向に突出するように形成されてもよく、また、図４に示すように、変調電極３ａに向かう方向およびベース電極７に向かう方向に突出するように設けられてもよい。

上述するように、導波路アーム部２ａが導波路アーム部２ｂに比較して厚さが大きいことにより、図７に示すように屈折率も大きくなる。導波路アーム部２ａの厚さＴ_１および導波路アーム部２ｂの厚さＴ_２は、導波路アーム部２ａ、２ｂを光が伝搬するときに導波路アーム部２ａと導波路アーム部２ｂとの間にπ／２シフトが引き起こされるように設定されている。以下、導波路アーム部２ａの厚さＴ_１および導波路アーム部２ｂの厚さＴ_２がどのように設定されるかについて詳説する。

光変調器１００のようなＭＺＩにおいて、入力側単一モード導波路１から光を入射しつつ変調電極３ａまたは変調電極３ｂとベース電極７とにラジオ波信号Ｅ（ｔ）を印加すると、導波路アーム部２ａ、２ｂの屈折率ｎは、Δｎ（Ｅ（ｔ））だけ変化する。したがって、変調電極３ａ、３ｂにラジオ波信号Ｅ（ｔ）をプッシュプルで印加すると、出力側単一モード導波路から出射される出力光の相対出力は、以下の式１

で示すように変化する。なお、式１においてｆ_ＭＺＩ（Ｅ）は、光変調器１００の相対出力を示し、φ_ｂｉａｓは、導波路アーム部２ａ、２ｂの位相差を、Ｌは導波路アーム部２ａ、２ｂの夫々の長さを、λは入力側単一モード導波路１から入射する光の波長を示す。

導波路アーム部２ａ、２ｂが、材質および厚さの何れも同一のときは、導波路アーム部２ａ、２ｂを伝播する光の位相も同一であるから、バイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓが０のとき、φ_ｂｉａｓは０になる。したがって、この状態では、図９に示すようにラジオ波信号を入力しても出力光の強さＷ_２を大きく変化させることができない。

ラジオ波信号を入力したときに、出力光の強さを大きく、また、ラジオ波信号の強さに対して線形に変化させるためには、図９から明らかなように、φ_ｂｉａｓはπ／２である必要がある。

ここで、導波路アーム部２ａ、２ｂが、材質および厚さの何れも同一のときに位相差を持たせるには、変調電極３ａ、３ｂの一方にバイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓを印加する必要がある。位相差φ_ｂｉａｓとバイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓとの関係は、下の式２

で表される。ここで、Δｎ（Ｖ_ｂｉａｓ）は、バイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓによる導波路アーム部２ａ、２ｂの屈折率の変化の大きさである。バイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓは、位相差φ_ｂｉａｓがπ／２になるように設定される。

しかしながら、［従来の技術］の欄でも述べたように、長期に亘ってバイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓを印加すると、導波路アーム部２ａ、２ｂに直流ドリフトが生じ、Δｎ（Ｖ_ｂｉａｓ）が変動するので、位相差φ_ｂｉａｓもπ／２から変化する。

ここで、光変調器１００においては、導波路アーム部２ａ、２ｂは厚さが異なる。図７に示すように、導波路アーム部２ａ、２ｂは厚さによっても屈折率ｎが変化するから、厚さＴ_１の導波路アーム部２ａと、厚さＴ_２の導波路アーム部２ｂと、導波路アーム部２ａと導波路アーム部２ｂとの間に屈折率の差Δｎ_ｂｉａｓ
Δｎ_ｂｉａｓ＝ｎ（Ｔ_１）−ｎ（Ｔ_２）
が生じる。なお、ｎ（Ｔ_１）は導波路アーム部２ａの屈折率であり、ｎ（Ｔ_２）は導波路アーム部２ｂの屈折率である。

その結果、式３

に示す位相差φ_ｂｉａｓが生じる。

ここで、前述のように、 ラジオ波信号を入力したときに、出力光の強さを大きく、また、ラジオ波信号の強さに対して線形に変化させるためには、図９から明らかなように、φ_ｂｉａｓはπ／２である必要がある。したがって、バイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓを不要とするためには、変調電極３ａ、３ｂに電圧を印加しないときの位相差φ_ｂｉａｓがπ／２である必要がある。そこで、変調電極３ａ、３ｂに電圧を印加しないときの相対出力ｆ_ＭＺＩ（０）が、以下の式４

に示すように０．５になるように導波路アーム部２ａの厚さＴ_１と導波路アーム部２ｂの厚さＴ_２とが設定される。

図１に示すように、光を変調するときは変調電極３ａまたは３ｂとベース電極７とに変調信号、具体的にはラジオ波がプッシュプルで印加される。なお、図１に示す例では変調電極３ｂとベース電極７とに変調信号が印加され、変調電極３ａは接地されている。

コア１０およびクラッド１２の材質としては、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、弗素化ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリシロキサン樹脂などの透光性高分子材料、酸化ケイ素、各種ガラス、チタン酸ストロンチウム、ガリウム砒素、インジウム燐など、電場を印加すると屈折率が変化する電気光学効果を有するとともに、変調しようとする光に対して透明な材料であれば、どのようなものも使用できる。なお、前記透光性高分子を使用する場合には、コア１０においては、非線形光学効果を発現させるため、電気光学効果を有する色素を分散させるか、または、主鎖や側鎖に非線形光学効果を有する基を結合させることが好ましい。このような樹脂としては、ＦＴＣ（２−ジシアノメチレン−３−シアノ−４−｛２−［トランス−（４−Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル−アミノ）フェニレン−３，４−ジブチレン−５］ビニル｝−５，５−ジメチル−２，５−ジヒドロフラン）にＤｉｓｐｅｒｓｅ−Ｒｅｄ １を分散させたものを硬化させた樹脂がある。

変調電極３ａ、３ｂおよびベース電極７の材質としては、アルミニウム、チタン、金、銅、ＩＴＯなど、電極用材料として知られている各種金属材料や金属酸化物が挙げられる。
（２）作製手順
光変調器１００は、図１０に示す手順で作製することができる。

先ず、図１０において（Ａ）に示すように基板８を用意する。基板８としては、ガラス基板や石英基板、シリコン基板、ポリイミド基板など任意の材料からなる基板を用いることが可能である。基板８にシランカップリング剤などを塗布すれば、ベース電極７との接着性を向上させることができる。

次に、同図において（Ｂ）に示すように、基板８の表面にベース電極７を形成する。ベース電極７は、基板８の表面にアルミニウム、チタン、金、銅などの金属を蒸着または鍍金して形成してもよく、また、前記金属の箔を貼り合わせてもよい。

ベース電極７が形成されたら、同図において（Ｃ）に示すように、ベース電極７の表面に下側クラッド層９を形成する。先ず、ベース電極７の表面に、下側クラッド層９を形成する透光性高分子の溶液を塗布する。前記溶液をベース電極７に塗布する方法としては、カーテンコーティング法、押出成形コーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷コーティング法などが挙げられる。上記材料の溶液の溶液を第１の基板に塗布したら、加熱して溶媒を溜去し、必要に応じて反応、硬化させて下側クラッド層９を形成する。

次に、同図において（Ｄ）に示すように、下側クラッド層９の表面にコア１０の層を形成する。コア１０の層は、たとえば、コア１０を形成する透光性高分子の溶液を下側クラッド層９の表面に塗布し、加熱、硬化させて形成できる。前記溶液の塗布方法は、下側クラッド層９のところで述べたのと同様の方法が使用される。

コア１０の層が形成されたら、同図において（Ｅ）に示すように、コア１０に導波路、即ち入力側単一モード導波路１、導波路アーム部２ａ、２ｂ、および出力側単一モード導波路４を一体的に形成する。導波路を形成する手段としては、エッチングなどの手段が挙げられる。また、下側クラッド層９に前記導波路に対応する形状の凹陥部を形成し、その上から透光性高分子の溶液を塗布して加熱、硬化させることにより、前記導波路を形成してもよい。

次に、同図において（Ｆ）に示すように、コア１０の層の上に上側クラッド層１１を形成する。下側クラッド層９と上側クラッド層１１とによってクラッド１２が形成される。

そして、同図において（Ｇ）に示すように上側クラッド層１１の表面に種電極１３を形成し、種電極１３とベース電極７との間に電圧を印加してコア１０の層に厚さ方向の電場を生じさせて極配向処理する。

分極配向処理が終了したら、同図において（Ｈ）に示すように種電極１３を除去し、同図において（Ｉ）に示すように、上側クラッド層１１の表面に変調電極３ａ、３ｂを形成する。このようにして光変調器１００を形成できる。
（３）作用
図２に示すように、光変調器１００の入力側単一モード導波路１に入射する光の強さをＷ_１、出力側単一モード導波路４から出射する光の強さをＷ_２とする。

入力側単一モード導波路１に入射した強さＷ_１の光は、光分割部５において、強さがＷ_１／２の光に分割され、導波路アーム部２ａ、２ｂに夫々入射する。

ここで、導波路アーム部２ａ、２ｂの間にπ／２の位相差が生じるように導波路アーム部２ａの厚さＴ_１と導波路アーム部２ｂの厚さＴ_２とが設定されているから、変調電極３ａ、３ｂに電圧を印加しない状態においても、図８に示すように導波路アーム部２ａを通過した光と導波路アーム部２ｂを通過した光の間にはπ／２の位相差が生じ、その結果、出力側単一モード導波路４から出射する光の強度Ｗ_２はＷ_１／２となる。

図８から明らかなように、出力側単一モード導波路４から出射する光の強度Ｗ_２がＷ_１／２の前後になる領域は、変調電極３ａ、３ｂに印加されるラジオ波信号に対して光の強度Ｗ_２が線形に、しかも最も大きな変化率で変化する領域であるから、変調電極３ａ、３ｂにバイアス電圧を印加しなくても効率的な変調が可能である。
２．実施形態２
以下、本発明の光変調器の別の例について説明する。

図５および図６に示すように、実施形態２に係る光変調器１０２においては、入力側単一モード導波路１と導波路アーム部２ａ、２ｂとの間に、光分割部５としてＹ字分岐路に代えて多モード導波路１５が挿入されている。入力側単一モード導波路１、導波路アーム部２ａ、２ｂ、および出力側単一モード導波路４は、コア１０によって一体的に形成されている。

これらの点を除いて光変調器１０２は実施形態１に係る光変調器１００と同様の構成を有し、また、同様の手順で作製できる。更に、作用についても同様である。
３．実施形態３
以下、本発明の光変調器を用いた光変調モジュールについて説明する。

実施形態３に係る光変調モジュール２００は、図１１に示すように、コンピュータ３０２からコンピュータ３０４にデータを送るためのもので、たとえば実施形態１に係る光変調器１００と、光変調器１００の入力側単一モード導波路１に連続光を入射する光源１１２と、光変調器１００の変調電極３ａ、３ｂにラジオ波信号を印加する電気信号入力回路であるラジオ波入力回路１１０と、光変調器１００の出力側単一モード導波路４とコンピュータ３０４の受光素子３０３とを結合する光ファイバ１１４とを備える。ラジオ波入力回路１１０はコンピュータ３０２によって制御される。

以下、光変調モジュール２００の作用について説明する。

コンピュータ３０２から電気信号が出力されると、前記電気信号によってラジオ波入力回路１１０からのラジオ波信号の周波数が変調される。これにより、光源１１２からの光が光変調器１００によって変調された変調光の強度変化の周波数も変動する。前記変調光は、光ファイバ１１４を伝搬して受光素子３０３で受光される。

１．実施例１
図１０に示す手順に従って実施形態１に係る光変調器１００を作製した。

石英ガラス製の基板８上にＶＣＤ法によって金を蒸着してベース電極７を形成し、その上に、アクリル系樹脂をスピンコートして紫外線硬化させ、厚さ４μｍの下側クラッド層９を形成した。

そして、下側クラッド層９にＦＴＣ（２−ジシアノメチレン−３−シアノ−４−｛２−［トランス−（４−Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル−アミノ）フェニレン−３，４−ジブチレン−５］ビニル｝−５，５−ジメチル−２，５−ジヒドロフラン）にＤｉｓｐｅｒｓｅ−Ｒｅｄ １を分散させたものをスピンコートして加熱、硬化させ、厚さ３．３μｍのコア１０の層を形成した。

次いで、コア１０の層をエッチングして入力側単一モード導波路１、導波路アーム部２ａ、２ｂ、および出力側単一モード導波路４を形成した。これらの導波路の巾は５μｍとした。また、導波路アーム部２ａ、２ｂの間隔を１００μｍとし、長さＬを１２５００μｍとした。光分割部５および再結合部６の長さを３５００μｍとした。また、導波路アーム部２ａの厚さＴ_１を３．３μｍとし、導波路アーム部２ａの厚さＴ_２を２．９μｍとした。

コア１０にこれらの導波路を形成したら、その上に下側クラッド層９を形成するのに使用したのと同様のアクリル樹脂を厚さ４μｍにスピンコートして紫外線で硬化させた。

上側クラッド層１１が形成されたら、その上に金を蒸着させて種電極１３を形成した。種電極が形成されたら、９０〜２５０℃の高温でベース電極７と種電極１３との間に４００〜２０００Ｖの電圧を印加し、前記電圧を印加した状態で常温まで放冷してコア１０を分極配向処理した。

分極配向処理が終了したら、種電極をエッチングして除去し、変調電極３ａ、３ｂを金鍍金により形成して光変調器１００を作成した。

上記手順によって作製された光変調器１００について導波路アーム部２ａ、２ｂの屈折率を測定したところ、図７に示すように、導波路アーム部２ａの屈折率ｎ_１は１．６４５１であって導波路アーム部２ｂの屈折率ｎ_２は１．６４２５であった。したがって、導波路アーム部２ａ、２ｂの屈折率の差Δｎ＝０．００２６であった。この光変調器１００に波長λ＝１．５５μｍの光を入射させると、ｆ_ＭＺＩ＝０．４９７３と０．５に近い値であった。したがって、導波路アーム部２ａ、２ｂの間に約π／２の位相差が生じていることがわかった。変調電極３ａを接地して変調電極３ｂとベース電極７とに周波数２０ＧＨｚ、ピーク電圧が２．５Ｖの正弦波状のラジオ波信号を印加すると、出力側端いるモード導波路４から出射される光の相対出力は０．１５〜０．８５の範囲で正弦波状に変化した。

図１は、実施形態１に係る光変調器の構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る光変調器の導波路と変調電極との相対的な位置関係を示す平面図である。 図３は、実施形態１に係る光変調器の一例につき、導波路アーム部に直交する平面Ａ−Ａで切断した断面を示す斜視図である。 図４は、実施形態１に係る光変調器の別の例につき、導波路アーム部に直交する平面Ａ−Ａで切断した断面を示す斜視図である。 図５は、実施形態１に係る光変調器の構成を示す斜視図である。 図６は、実施形態１に係る光変調器の導波路と変調電極との相対的な位置関係を示す平面図である。 図７は、実施形態１または２に係る光変調器の導波路の厚さと屈折率との関係を示す説明図である。 図８は、実施形態１に係る光変調器における導波路の位相差と出力光の相対強度との関係を示す説明図である 図９は、従来のマッハ−ツェンダ光干渉系型光変調器における導波路の位相差と出力光の相対強度との関係を示す説明図である 図１０は、実施形態１および２に係る光変調器を作製する手順を示す説明図である。 図１１は、実施形態１に係る光変調器を用いた光変調モジュールの一例を示す概略図である。

符号の説明

１ 入力側単一モード導波路
２ａ 導波路アーム部
２ｂ 導波路アーム部
３ａ 変調電極
３ｂ 変調電極
４ 出力側単一モード導波路
５ 光分割部
６ 再結合部
７ ベース電極
８ 基板
９ 下側クラッド層
１０ コア
１１ 上側クラッド層
１２ クラッド
１３ 種電極
１５ 多モード導波路
１００ 光変調器
１０２ 光変調器
１１０ ラジオ波入力回路
１１２ 光源
１１４ 光ファイバ
２００ 光変調モジュール
３０２ コンピュータ
３０３ 受光素子
３０４ コンピュータ

Claims (7)

1. 光が入射される入力側単一モード導波路と、
   前記入力側単一モード導波路に入射された光を２つの光に分割する光分割部と、
   前記光分割部で２つに分割された光が透過する別個に設けられた単一モード導波路である一対の導波路アーム部と前記導波路アーム部に重ねて設けられた変調電極とを有する位相変調部と、
   前記導波路アーム部を透過した光を再結合する再結合部と、
   前記再結合部で再結合した光が導出される出力側単一モード導波路と
   を備え、
   前記位相変調部においては、前記２つの導波路アーム部の間にπ／２シフトが引き起こされるように前記導波路アーム部は夫々異なる屈折率を有することを特徴とする光変調器。
2. 一の導波路アーム部と他の導波路アーム部とは厚さが異なる請求項１に記載の光変調器。
3. 前記入力側単一モード導波路、前記光分割部、前記導波路アーム部、前記再結合部、および前記出力側単一モード導波路を形成するコアと、前記コアを囲繞するクラッドとを備え、
   一の導波路アーム部は前記変調電極に向かって突出し、他の導波路アーム部は前記変調電極に向かう方向および遠ざかる方向に突出している請求項２に記載の光変調器。
4. 前記入力側単一モード導波路、前記光分割部、前記導波路アーム部、前記再結合部、および前記出力側単一モード導波路を形成するコアと、前記コアを囲繞するクラッドとを備え、
   前記位相変換部においては、一の導波路アーム部は、他の導波路アーム部と突出方向は同一であり、突出高さはより大きい請求項２に記載の光変調器。
5. 前記光分割部は、前記入力側単一モード導波路と導波路アーム部との間に配設されたＹ字分岐路である請求項１〜４の何れか１項に記載の光変調器。
6. 前記光分割部および前記再結合部の少なくとも一方は、前記入力側単一モード導波路と前記導波路アーム部との間に配設された多モード導波路である請求項１〜４の何れか１項に記載の光変調器。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の光変調器と、
   前記光変調器の変調電極に電気信号を入力する電気信号入力回路と、
   前記光変調器の入力側単一モード導波路に光を入射する光源と
   を備えることを特徴とする光変調モジュール。

Images