WO2004068221A1 - 光変調器 - Google Patents
光変調器 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2004068221A1 WO2004068221A1 PCT/JP2003/000895 JP0300895W WO2004068221A1 WO 2004068221 A1 WO2004068221 A1 WO 2004068221A1 JP 0300895 W JP0300895 W JP 0300895W WO 2004068221 A1 WO2004068221 A1 WO 2004068221A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- optical
- mach
- modulator
- zehnder
- modulators
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
- G02F1/2255—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic component in an electric waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/212—Mach-Zehnder type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/34—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 reflector
Definitions
- the present invention relates to an optical modulator used for optical communication.
- L i Nb 0 3 lithium niobate, lithium niobate-based preparative; LN
- an RZ optical modulator 100 in which two Mach-Zehnder type optical modulators 101 and 102 are connected in tandem has been proposed. I have.
- this RZ optical modulator 100 an electric signal (clock signal) of a clock is input to one Mach-Zehnder type optical modulator 101, and an electric signal of NRZ (Non Return to Zero) data is input to the other Mach-Zehnder type optical modulator 102.
- a signal data signal
- an RZ-modulated optical signal can be obtained.
- the two Mach-Zehnder optical modulators 101 and 102 are arranged in series on the substrate (along the longitudinal direction of the substrate). Inputting an NRZ data signal to a modulator results in a chip that is approximately twice as long as an NRZ optical modulator that generates an NRZ signal.
- the RZ optical modulator 100 it is desired to minimize the chip length and realize a compact device.
- a technique for realizing a compact optical modulator by shortening the chip length there are techniques disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 5-232241 and Hei 1-237517.
- the working length the electric signal (clock signal, clock signal, The length of the part where the data signal is applied; the length of the signal electrode) is limited by the chip size and becomes shorter, making it difficult to realize a low driving voltage.
- the drive voltage can generally be reduced by increasing the operating length, but to achieve a compact RZ optical modulator, simply shortening the chip length will shorten the operating length. Therefore, it is difficult to achieve a low driving voltage even if the size is reduced. Disclosure of the invention
- an object of the present invention is to provide an optical modulator.
- an optical modulator includes a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, and an electrode formed near the optical waveguide.
- a plurality of Mach-Zehnder optical modulators are provided, and a plurality of Mach-Zehnder optical modulators are arranged in parallel on a substrate and connected in multiple stages.
- a mirror is provided on the end face of the substrate, and a plurality of Mach-Zehnder type optical modulators are connected in multiple stages via the mirror.
- a mirror provided on an end face of the substrate; and a multi-mode optical waveguide connecting the plurality of Mazda-Sender-type optical modulators and the mirror, wherein the plurality of Mach-Zehnder-type optical modulators are connected via the multi-mode optical waveguide and the mirror. It is preferable to configure so as to be connected in multiple stages.
- two Mach-Zehnder type optical modulators are provided as a plurality of Mach-Zehnder type optical modulators, and a mirror is provided at a position shifted from the center line located between the two Mach-Zehnder type optical modulators.
- the mirror is constituted by a reflection coat formed on the end face of the substrate.
- the reflection coat is preferably a metal film or a dielectric multilayer film.
- the reflection coat is formed only on a portion of the end face of the substrate to which the optical waveguide is connected.
- the plurality of Matsuhatsu-da-type optical modulators are configured to be connected in multiple stages via fibers.
- a plurality of Mach-Zehnder type optical modulators are connected in multiple stages via a bent waveguide.
- the working length of the plurality of Mach-Zehnder optical modulators is preferably 4 O mm or more.
- the interval between the signal electrode and the ground electrode of the plurality of Mach-Zehnder optical modulators is 50 ⁇ m or more.
- the pads for inputting electric signals of the plurality of Matsuhasuda optical modulators are all arranged on one side of the chip.
- a plurality of Mach-Zehnder type optical modulators be configured to have bias control electrodes.
- two Mach-Zehnder type optical modulators are provided as a plurality of Mach-Zehnder type optical modulators, and one of the two Mach-Zehnder type optical modulators is configured as a clock modulator and the other is configured as a data modulator. Is preferred.
- the clock modulator is configured to be driven at a frequency of 1/2 of the bit rate and at a voltage twice as large as a half-wavelength voltage.
- the plurality of Mach-Zehnder type optical modulators are configured to include at least one dual drive modulator.
- the dual drive modulator is configured to have a delay section at the input section of the signal electrode.
- the plurality of Matsuhazu-Sanda type optical modulators are configured so that the distance between the signal electrode and the ground electrode is different from each other.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams illustrating a mirror portion of the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing a modification of the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing another modification of the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing another modification of the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing another modification of the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIGS. 7A to 7F are diagrams for explaining an optical modulation operation by the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining an optical modulation operation by the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a diagram for explaining an optical modulation operation by the RZ optical modulator according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a schematic diagram showing the entire configuration of a conventional RZ optical modulator. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
- an RZ optical modulator an optical modulator that generates a RZ (Return to Zero) signal by giving a clock signal and a data signal to input light (clock modulation type optical modulator)] is described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG.
- the RZ optical modulator is used, for example, as an optical transmitter in a long-distance optical transmission system.
- the RZ optical modulator 1 includes a lithium niobate (lithium).
- the RZ optical modulator 1 cuts the lithium niobate crystal in the Z-axis direction of the crystal orientation (Z-axis cut) and cuts out the lithium niobate crystal substrate (LN substrate) 4
- an optical waveguide 5 including a Mach-Zehnder-type first optical waveguide (hereinafter, referred to as a first optical waveguide) 21 and a Mach-Zehnder-type second optical waveguide (hereinafter, referred to as a second optical waveguide) 31 is formed.
- a first electrode (signal electrode) 22 and a second electrode (signal electrode) 32 are formed near the first optical waveguide 21 and the second optical waveguide 31, respectively, and a common ground is used for the first electrode 22 and the second electrode 32.
- the electrode 6 is formed and integrated into one chip.
- the MZ-type first optical modulator 2 (also referred to as a clock modulator because it modulates into a clock signal) is provided with a first optical waveguide 21 and a first electrode 22 that are provided in a stage preceding the RZ optical modulator 1. ), And is provided with a second optical waveguide 31 and a second electrode 32 provided on the subsequent stage side of the RZ optical modulator 1, and is adapted to a Matsuhazunda-type second optical modulator [NRZ (Non Return to Zero) signal].
- NRZ modulators also called data modulators] 3.
- a lithium niobate crystal is used as the substrate, but the substrate may be any substrate having an electro-optical effect.
- another ferroelectric material such as lithium tantalate (LiTaO2; LT) crystal may be used.
- Body crystals can also be used.
- An optical waveguide is formed by forming a metal film on a part of the substrate made of crystals and thermally diffusing it, or by patterning the metal film and exchanging protons in benzoic acid, etc. After forming the path, it is formed by providing an electrode near the optical waveguide.
- the optical waveguide 5 and the Mach-Zehnder type It is configured to include a first optical waveguide 21, an intermediate optical waveguide 8, a second Mach-Zehnder optical waveguide 31, and an output-side optical waveguide 9.
- the Matsuhatsuda first optical waveguide 21 includes a Y-branch optical waveguide 21 A on the light incident side connected to the input optical waveguide 7 and two parallel linear waveguides. It is configured to include optical waveguides (parallel waveguides) 21 B and 21 C and a Y-branch optical waveguide 21 D on the light emission side connected to the intermediate optical waveguide 8.
- the Mach-Zehnder second optical waveguide 31 includes a Y-branch optical waveguide 31 A on the light incident side connected to the intermediate optical waveguide 8 and two parallel linear optical waveguides. (Parallel waveguide) 31 B, 31 C, and a Y-branch optical waveguide 31 D on the light emission side connected to the emission-side optical waveguide 9.
- the arrangement of the first optical waveguide 21 and the second optical waveguide 31 and the configuration of the intermediate optical waveguide are features of the present invention, and will be described later in detail.
- the first electrode 22 is provided so that a part thereof overlaps one of the linear optical waveguides 21 B constituting the first optical waveguide 21.
- the second electrode 32 is provided so that a part thereof overlaps with one of the linear optical waveguides 31 B constituting the second optical waveguide 31.
- Reference numerals 22 a, 22 b, 32 a, and 32 b denote connection pads as connector contacts of the first electrode 22 and the second electrode 32, respectively.
- the connection pads 22a and 32a for inputting clock signals and data signals are particularly referred to as input pads (electric signal input pads, RF input pads). Also, as shown in FIG.
- the ground electrode 6 is formed between the first electrode 22 and the second electrode 32 so as to sandwich the first electrode 22 and the second electrode 32 as signal electrodes at a predetermined interval.
- a coplanar electrode (coplanar electrode) is formed by providing them on both sides close to each other.
- the distance between the first electrode 22 and the ground electrode 6 of the clock modulator 2 may be the same as or different from the distance between the signal electrode 32 and the ground electrode 6 of the data modulator 3. Is also good.
- the distance between the signal electrode and the ground electrode may be different between the two Mach-Zehnder modulators.
- a sine wave electric signal (a microphone mouth wave signal, a high frequency signal) having a frequency of 20 GHz is supplied to the first electrode 22 as a clock signal.
- Clock signal supply unit (signal supply unit) 10 is connected. Since the clock signal supply unit 10 drives the clock modulator 2 using the clock signal, it is also referred to as a clock signal drive unit (for example, a drive circuit).
- the electric clock signal is used at a frequency (20 GHz) that is half the bit rate (optical RZ signal) of the optical clock signal [40 GHz; for example, see Fig. 7 (d)].
- the clock signal voltage (drive voltage) applied to the first electrode 22 is set to a voltage 2 ⁇ (for example, one VC to + VTC) which is twice the half-wavelength voltage VTC [for example, see FIG. 7A].
- the clock modulator 2 applies a voltage 2 ⁇ twice as large as the half-wavelength voltage VC to the first electrode 22 as the driving voltage using the electric microwave signal of 20 GHz, as shown in FIG. It is designed to output a 40GHz optical signal based on the modulation curve.
- the clock signal voltage may be a half-wavelength voltage ⁇ [see, for example, Fig. 8 (a)].
- V ⁇ when applied to the first electrode 22 using an electric clock signal of 40 GHz, the clock modulator 2 outputs a 40 GHz optical clock signal based on the modulation curve shown in FIG. What is necessary is just to comprise.
- a clock signal is supplied from the clock signal supply unit 10 to the first electrode 22, and a voltage (clock signal voltage, signal voltage) according to the clock signal is applied to the linear optical waveguides 21 B and 21 C.
- An electric field is generated in the linear optical waveguides 21B and 21C to change the refractive index of the linear optical waveguides 21B and 21C as + ⁇ , ⁇ .
- a phase difference is generated in the light propagating through each of the linear optical waveguides 21 ⁇ and 21 C, and the lights having the phase differences are combined and interfered with each other.
- an optical clock signal of 40 GHz that is, a 40 Gb / s RZ data signal (optical RZ signal) in a data array of “1,” “1,” “1,” ... Modulated signal; for example, see Fig. 7 (d)].
- the terminal of the first electrode 22 as a signal electrode and the terminal of the ground electrode 6 may be connected by a resistor (terminator) to form a traveling wave electrode.
- the effective refractive index of the linear optical waveguides 21 B and 21 C is controlled by changing the cross-sectional shape of the first electrode 22, and the light propagating through the linear optical waveguides 21 B and 21 C and the first electrode 22 By matching the speed of the supplied microwave, broadband optical response characteristics can be obtained.
- the second electrode 32 has an NRZ of, for example, 40 Gb / s at a timing synchronized with, for example, an optical signal of 40 GHz from the first optical modulator 2.
- An NRZ data signal supply unit (signal supply unit) 11 for supplying a data signal [electric signal; for example, see FIG. 7 (e)] is connected. Since the NRZ data signal supply unit 11 drives the data modulator 3 using the data signal, it is also referred to as a data signal drive unit (for example, a drive circuit).
- an NRZ data signal is supplied from the NRZ data signal supply unit 11 to the second electrode 32, and a voltage (NRZ data signal voltage, signal voltage) corresponding to the NRZ data signal is supplied to the linear optical waveguides 31B and 31C.
- a voltage NRZ data signal voltage, signal voltage
- an electric field is generated in the linear optical waveguides 31 B and 31 C, and the refractive index of the linear optical waveguides 31 B and 31 C is changed as + ⁇ , — ⁇ m.
- a phase difference is generated in the light propagating through each of the linear optical waveguides 31 B and 31 C, and the light having the phase difference is multiplexed and interfered.
- an optical RZ data signal of 40 Gb / s [modulated signal; for example, see FIG. 7 (f)] is output as the intensity-modulated signal light.
- the terminal of the second electrode 32 as a signal electrode and the terminal of the ground electrode 6 may be connected by a resistor (terminator) to form a traveling wave electrode.
- a resistor terminal
- the effective refractive index of the linear optical waveguides 31 B and 31 C is controlled by changing the cross-sectional shape of the second electrode 32, and the light propagating through the linear optical waveguides 31 B and 31 C and the second electrode 32 By matching the speed of the microphone mouth wave supplied to the antenna, broadband optical response characteristics can be obtained.
- a Z-axis cut lithium niobate crystal substrate 4 is used, and a first electrode 22 and a ground electrode 6 are used in order to use a refractive index change due to an electric field in the Z-axis direction.
- a first electrode 22 and a ground electrode 6 are used in order to use a refractive index change due to an electric field in the Z-axis direction.
- the second electrode 32 and the ground electrode 6 are formed on the linear waveguide 31 of the second optical waveguide 31.
- the first electrode 22, the second electrode 32, and the ground electrode 6 are patterned just above the linear waveguides 21 B, 21 C, 31 B, and 31 C. Therefore, light propagating in the linear optical waveguides 21 B, 21 C, 31 B, 31 C may be absorbed by the electrodes 22, 32, 6.
- a buffer layer (dielectric layer) is formed between the LN substrate 4 and each of the electrodes 22, 32, 6. This buffer layer may be formed, for example, as a SiO 2 film, and its thickness may be about 0.2 to: L / im.
- the RZ optical modulator 1 includes a buffer layer having a thickness smaller than that of the substrate 22 between the first and second electrodes 22 and 32 and the ground electrode 6 and the substrate 22. It is configured as a stack.
- the RZ optical modulator 1 since the RZ optical modulator 1 is configured as described above, input light from a light source (semiconductor laser) not shown is transmitted through the input side optical waveguide 7 to the first optical waveguide 2. 1 (first optical modulator 2), and after being modulated based on a desired clock signal (electrical signal) when propagating through the first optical waveguide 21, is output from the first optical waveguide 21.
- the light is guided to the second optical waveguide 31 (second optical modulator 3) through the intermediate optical waveguide 8 connected to the force side, and further, based on the NRZ data signal (electric signal) in the second optical waveguide 31.
- the modulated output light (signal light, optical NR signal) is output via the output side optical waveguide 9 connected to the output side of the second optical waveguide 31.
- the first optical modulator 2 and the second optical modulator 3 are configured to include the signal electrodes 22 and 32 and the ground electrode 6 as electrodes.
- the first optical waveguides 21 and Z or the second optical waveguide 31 may be configured to include a bias electrode (bias control electrode).
- a bias control unit for example, a bias control circuit
- a bias voltage (DC voltage) is supplied to the bias electrode through the bias control unit.
- a bias voltage (DC voltage) may be applied to the optical waveguide 31.
- the operation of the first optical modulator 2 and / or the second optical modulator 3 is performed. Compensate for fluctuations in point voltage You may make compensation.
- the drive voltage increases as the length (action length) of the portion where the electric signal (clock signal, data signal) acts on the light propagating through the optical waveguide is increased. Therefore, we want to reduce the length of the chip as much as possible and make it more compact, while making the working length as long as possible to realize a low drive voltage.
- the working length is the length of the portion where the first electrode 22 and the linear optical waveguide 21 B overlap, the length of the portion where the ground electrode 6 and the linear optical waveguide 21 C overlap, The length of the portion where the second electrode 32 overlaps the linear optical waveguide 31B, the length of the portion where the ground electrode 6 overlaps the linear optical waveguide 31C, and the like are given.
- a plurality of (here, two) Matsuhatsu: type optical modulators 2 and 3 configured as described above are arranged in parallel on the substrate 4. It is designed to be connected in multiple stages (connected in series in the light propagation direction).
- the first optical waveguide 21 and the second optical waveguide 31 are formed so as to be arranged in parallel along the longitudinal direction of the substrate 4, and the end face 4 of the substrate 4 is formed.
- A is provided with a mirror (reflection portion) 12 at A, and the intermediate optical waveguide 8 is divided into an incident side portion 8A and an exit side portion 8B, and these entrance side portion 8A and exit side portion 8B are mirrored.
- the two Mach-Zehnder optical modulators 2 and 3 are connected in multiple stages by being connected via 12.
- the intermediate optical waveguide 8 is configured as a single-mode optical waveguide (single-mode optical waveguide, bent waveguide) (in this case, the first optical waveguide 21 and the second optical waveguide 3). 1 is also configured as a single mode optical waveguide), and the incident side portion 8A and the exit side portion 8B of the intermediate optical waveguide 8 may be connected to the substrate end face 4A at a predetermined angle.
- the light propagating from the first optical modulator 2 through the incident side portion 8A of the intermediate optical waveguide 8 is incident obliquely at a predetermined angle on the substrate end face 4A, and the substrate end face 4A functioning as a mirror is provided. And propagates to the second optical modulator 3 via the output side portion 8B of the intermediate optical waveguide 8.
- the intermediate optical waveguide 8 is configured as a single-mode optical waveguide (single-mode optical waveguide, bent waveguide) (in this case, the first optical waveguide).
- the waveguide 21 and the second optical waveguide 31 are also configured as single-mode optical waveguides), and the intermediate optical waveguide 8 and the mirror 12 are made up of a multi-mode optical waveguide (multi-mode optical waveguide) 1 to utilize inter-mode interference. 3 may be connected.
- the first optical modulator 2 and the second optical modulator 3 are connected via the multi-mode optical waveguide 13 and the mirror 12, and the first optical modulator 21 constituting the first optical modulator 2
- the light that has propagated through the multimode optical waveguide 13 enters the substrate end face 4A perpendicularly or substantially perpendicularly, and is reflected by the substrate end face 4A functioning as a mirror, and passes through the multimode optical waveguide 13 Accordingly, the light propagates to the second optical waveguide 31 constituting the second optical modulator 3.
- both the incident side portion and the exit side portion of the intermediate optical waveguide 8 are configured as bent waveguides, but the present invention is not limited to this.
- One of the incident side portion and the output side portion may be configured as a curved waveguide, and the other may be configured as a linear optical waveguide. Further, the first optical waveguide 21 and the second optical waveguide 31 are arranged obliquely with respect to the substrate end face 4A, and both the incident side and the exit side of the intermediate optical waveguide 8 are configured as linear optical waveguides. You may.
- the substrate end surface 4A (particularly, the portion to which the intermediate optical waveguide 8 is connected) functions as a mirror
- the substrate end surface 4A (particularly, the portion to which the intermediate optical waveguide 8 is connected) itself is connected to the substrate end surface 4A.
- the mirrors 12 provided are provided.
- the mirror 12 provided on the substrate end face 4A is configured as a reflection coat formed by covering the substrate end face 4A with, for example, a metal film, a dielectric multilayer film, or the like.
- the reflection coat may be left only on the portion of the substrate end face 4A where the intermediate optical waveguide 8 is connected, and the reflection coat on the other portions may be removed.
- the optical waveguide 5 (for example, the Y-branch optical waveguide 21 D portion of the first optical waveguide 21) can be used. It is possible to prevent the emitted radiation light from being reflected on the substrate end face 4A and affecting the signal light.
- a reflection coat is formed only on the portion of the substrate end face 4A where the intermediate optical waveguide 8 is connected, a photodetector for detecting monitor light is provided on the board end face 4A for bias adjustment. What Can handle any.
- the two Mach-Zehnder type optical modulators 2 and 3 are connected in multiple stages by being reflected by the mirror 12 provided on the substrate end face 4A, but the present invention is not limited to this.
- the first optical waveguide 21 and the second optical waveguide 31 are provided on the substrate 4 on the substrate 4 (along the longitudinal direction of the substrate 4) without providing the intermediate optical waveguide.
- a Y-branch optical waveguide 21 D provided on the output side of the first optical modulator 2 and a Y-branch optical waveguide 31 A provided on the input side of the second optical modulator 3 are formed so as to be arranged in parallel.
- the two Mach-Zehnder type optical modulators 2 and 3 may be connected in multiple stages by attaching a fiber (for example, a constant polarization fiber) 14 to the end face 4A of the substrate so as to connect the two.
- the first optical waveguide 21 and the second optical waveguide 31 are formed on the substrate 4 so as to be arranged in parallel on the substrate 4 (along the longitudinal direction of the substrate 4).
- the intermediate optical waveguide 8 is provided on the Y-branch optical waveguide 2 1D and the input side of the second optical modulator 3 provided on the output side of the first optical modulator 2 without contacting the substrate end face 4A.
- the two Matsuzuda optical modulators 2 and 3 may be connected in multiple stages.
- the interval between the signal electrodes 22 and 32 and the ground electrode 6 should be as small as possible. It is important to make it wider.
- the distance between the signal electrodes 22 and 32 and the ground electrode 6 is preferably about 50 ⁇ m or more. As a result, the loss of the microphone mouth wave can be reduced.
- the signal electrodes 22, 32 and the ground electrode 6 are also referred to as RF electrodes.
- the microwave loss can be reduced, and the working length is 4 O mm or more (preferably). Or more than 5 O mm).
- a low driving voltage of 3 V or less (less than a predetermined voltage) can be realized.
- the working length can be reduced to a predetermined length while keeping the chip size compact (while reducing the length of the tip).
- the length can be increased as described above, and a low driving voltage can be realized.
- the RZ optical modulator according to the present embodiment in the RZ optical modulator 1 composed of a plurality (here, two) of Matsuzonda-type optical modulators, a low drive voltage can be realized while achieving compactness. There is an advantage that it becomes.
- two input pads (an input pad 22 a for inputting a clock signal and an input pad 32 a for inputting a data signal) are respectively provided. It is placed on the opposite side (both sides) of the chip.
- two input pads 2 2a and 3 Both of 2a may be arranged on one side of the chip.
- both connectors connected to the two input pads 22a and 32a can be arranged on one side of the optical modulator 1, reducing the area occupied by the optical modulator module when mounted. Will be able to
- the two Mach-Zehnder optical modulators 2 and 3 constituting the RZ optical modulator 1 each have one signal electrode (single electrode), and both have a single drive type optical modulator. It is configured as a modulator (single drive modulator), but is not limited to this.
- each of the two Mach-Zehnder type optical modulators 2 and 3 is assumed to have two signal electrodes (dual electrodes), and each of them has a dual drive type optical modulator (dual drive modulation). ), Or one of the two Mach-Zehnder optical modulators 2 and 3 has two signal electrodes (dual electrodes), and a dual-drive optical modulator (dual-drive modulation). ).
- the clock modulator 2 is provided on the front side and the data modulator 3 is provided on the rear side.
- the present invention is not limited to this.
- the data modulator 3 is provided on the front side.
- the clock modulator 2 may be provided on the subsequent stage.
- two Mach-Zehnder type optical modulators are provided.
- the number of optical modulators is not limited to this, and even if a plurality of optical modulators are connected in multiple stages. Good les.
- Figure 6 shows a dual drive modulator combined with a single drive modulator.
- An example of a combined RZ optical modulator is shown.
- a data modulator 30 is provided on the front side
- a clock modulator 20 is provided on the rear side
- the data modulator 30 is a single drive modulator
- the clock modulator 20 is provided.
- the RZ optical modulator 100 is configured with 0 as a dual drive modulator.
- the configuration other than the configuration described below is the same as that of the above-described embodiment.
- one Mach-Zehnder type optical modulator is a dual-drive modulator and the other Mach-Zehnder type optical modulator is a single-drive modulator
- two Mach-Zehnder-type optical modulators 2 are used to prevent microwave interference.
- the distance between 0 and 30 (at least the distance between the interacting parts) be about 100 m to about 2 mm.
- the interval between the two Matsushita-type optical modulators is about 100 im to 2 mm.
- the input section 2 of one signal electrode 21 B is used.
- 1 B a is provided with a bent portion 21 B aa. Since the bent portion 2.1 B a a is a portion provided for delaying a signal, it is also referred to as a delay portion (delay line).
- the distance between the signal electrode and the ground electrode of the data modulator may be the same as the distance between the signal electrode and the ground electrode of the clock modulator, or may be different.
- the distance between the signal electrode and the ground electrode may be different between the two Mach-Zehnder modulators.
- the clock modulator 20 is provided with a bias electrode (bias control electrode) 22 in addition to the RF electrodes including the signal electrodes 21 A and 21 B and the ground electrode 60. Bias adjustment can be performed via.
- a data modulator (second modulator) 30 as a single-drive modulator also has a signal electrode 31 having an input section 31a, an interaction section 31b, and an output section 31c. Be composed. Further, the data electrode supply unit 111 is connected to the signal electrode 31. Further, a bias electrode (bias control electrode) 32 is provided in addition to the RF electrode including the signal electrode 31 and the ground electrode 60, so that bias adjustment can be performed via the bias control unit 106.
- the clock modulator 20 and the data modulator 30 are both configured to have a bias electrode, but are not limited to this, and are configured to have no bias electrode. May be.
- the spacing between the interacting parts may be the same or may be different. This is the same when the RZ optical modulator is configured as in the above embodiment.
- the interaction portions 21 Ab, 21 Bb, and 3 lb of each of the optical modulator 20 and the data modulator 30 may have the same length (working length) or may have different lengths.
- the interaction portions 21 Ab and 21 Bb of the two signal electrodes 21 A and 21 B provided on the clock modulator 20 have the same length (working length)
- the signal electrode 31 provided on the data modulator 30 has the same length.
- the length (action length) of the interaction part 31b may be different. That is, the action lengths may be configured to be different between the two Matsushita optical modulators 20 and 30.
- the interaction portions 21 Ab, 21 Bb, 3 lb of the three signal electrodes 21 A, 2 IB, 31 may have different lengths (action lengths). This is the same when the RZ optical modulator is configured as in the above-described embodiment.
- the drive voltage for driving these signal electrodes 21 A, 21 B, 31 and the band of the electric signal supplied to these signal electrodes 21 A, 21 B, 31 may be arbitrarily set according to the application. This is the case when configuring the RZ optical modulator as in the above-described embodiment. The same is true for
- the voltage 2 ⁇ is a frequency that is half (1/2) the bit rate (optical RZ signal) of the clock modulator 20-power optical clock signal [see Fig. 7 (d)], and is twice the half-wavelength voltage ⁇ . (eg, single ⁇ + ⁇ ⁇ ) when driven [e.g. FIGS. 7 (a) referenced in; for here a dual drive, drive voltage applied to one signal electrode (click-locking signal voltage) V ⁇ ; see FIGS. 7 (b) and (c)], for example, by sacrifice of the band as in the case of the CS_RZ (Carrier Suppressed Return to Zero) modulation method (for example, optical coupling obtained as an optical output signal). It is preferable to design so that the drive signal voltage is reduced, with the frequency of the clock signal being changed from 40 GHz to 20 GHz).
- the clock modulator 20 is configured as a dual drive modulator and includes two signal electrodes 21 A and 2 IB, so that these signal electrodes 21 A and 21 B
- a sine wave electric signal with a frequency of 20 GHz [see Fig. 7 (b)] is supplied as a clock signal to one of the signal electrodes, and the other signal electrode is delayed by a time corresponding to a predetermined phase (180 degrees).
- a clock signal supply unit (signal supply unit) 110 that supplies a sine wave electric signal having a frequency of 20 GHz [see FIG. 7 (c)] as a clock signal is connected.
- the clock signal supply unit 110 is configured to include a phase delay unit. Since the clock signal supply unit 110 drives the clock modulator 20 using a clock signal, it is also referred to as a clock signal drive unit (for example, a drive circuit).
- the clock modulator 20 When a voltage 2 V ⁇ twice the half-wavelength voltage V ⁇ is applied using an electric clock signal of 20 GHz, the clock modulator 20 generates a 40 GHz signal based on the modulation curve shown in FIG. What is necessary is just to comprise so that an optical clock signal may be output.
- the emphasis here is on reducing the drive voltage of the modulator 20.
- the drive voltage is reduced by making the working length of the modulator 20 longer than the working length of the data modulator 30.
- the chip length can be shortened by moving the mirror 12 toward the clock modulator 20 having a long working length, thereby reducing the chip size. be able to.
- the center line located at an equal distance from the two Mach-Zehnder type optical modulators 20 and 30 (the center line located between the two Mach-Zehnder type optical modulators 20 and 30) is a mirror shifted from X
- the length of the chip can be shortened, and consequently the chip size can be reduced.
- the outgoing side portion 8OB is a linear optical waveguide
- the incoming side portion 8OA is a curved waveguide.
- an RZ optical modulator is described as an example of an optical modulator including a plurality of Mach-Zehnder optical modulators, but the present invention is not limited to this. Industrial applicability
- a compact optical modulator with a low driving voltage for example, an RZ optical modulator
- its usefulness is considered to be extremely high.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
複数のマッハツェンダ型光変調器からなる光変調器(例えばRZ光変調器)において、コンパクト化を図りながら、低駆動電圧を実現できるようにすべく、光変調器を、電気光学効果を有する基板(4)と、基板上に形成される光導波路(5)と、光導波路の近傍に形成される電極(6),(22),(32)とを含む複数のマッハツェンダ型光変調器(2),(3)を備えるものとし、複数のマッハツェンダ型光変調器が、基板上に並列に配置され、多段接続されるように構成する。
Description
光変調 ¾^ 技術分野
本発明は、 光通信に用いられる光変調器に関する。 背景技術
近年、 超高速 ·広帯域の光通信ネットワークシステムを実現するために、 外部 明
変調方式の光変調器 (外部変調器) に対する期待が高まっている。
特に、 光信号の長距離伝送を可能とするために、 広帯域での高速変調特性及び 書
耐分散特性に優れている、 L i Nb 03 (ニオブ酸リチウム, リチウムナイオベー ト ; LN) を用いたマッハツエンダ型光変調器の開発が進められている。
最近では、図 10に示すように、 R Z (Return to Zero)信号を生成できる光変調 器として、 2つのマッハツエンダ型光変調器 101 , 102をタンデムに接続し た R Z光変調器 100が提案されている。 この R Z光変調器 100では、 一方の マッハッェンダ型光変調器 101にクロックの電気信号 (クロック信号) を入力 し、 他方のマツハツヱンダ型光変調器 102に NRZ (Non Return to Zero) デ ータの電気信号 (データ信号) を入力することで、 RZ変調された光信号を得る ことができる。
し力 しながら、 このような RZ光変調器 100では、 2つのマッハツエンダ型 光変調器 101, 102を基板上に (基板の長手方向に沿って) 直列に並べるた め、 例えば 1つのマッハツエンダ型光変調器に N R Zデータ信号を入力すること で N R Z信号を生成する N R Z光変調器に比べ、 チップの長さが略 2倍になって しまう。
このため、 RZ光変調器 100において、 チップ長さをできるだけ短くし、 コ ンパタトなものを実現したい。 なお、 チップ長さを短くしてコンパクトな光変調 器を実現するための技術として、 例えば特開平 5— 23241 7号公報, 特開平 1 1-23751 7号公報などに開示されたものがある。
一方、 コンパクトな R Z光変調器を実現すべく、 例えば単純にチップ長さを短 くすることが考えられるが、 これでは作用長 (光導波路を伝播する光に対して電 気信号 (クロック信号, データ信号) を作用させる部分の長さ ;信号電極の長さ に相当する) がチップサイズで制限されて短くなつてしまうため、 低駆動電圧を 実現するのが難しくなる。 つまり、 マッハツエンダ型光変調器では、 一般に作用 長を長くすれば駆動電圧を低くすることができるが、 コンパクトな R Z光変調器 を実現すベく、 単純にチップ長さを短くすると作用長が短くなつてしまうため、 コンパクト化を図れたとしても低駆動電圧を実現するのは難しくなる。 発明の開示
本発明は、 以上のような課題に鑑み創案されたもので、 複数のマッハツエンダ 型光変調器からなる光変調器 (例えば R Z光変調器) において、 コンパクト化を 図りながら、 低駆動電圧を実現できるようにした、 光変調器を提供することを目 的とする。
このような目的を達成するために、 本発明の光変調器は、 電気光学効果を有す る基板と、 基板上に形成される光導波路と、 光導波路の近傍に形成される電極と を含む複数のマッハツェンダ型光変調器を備え、 複数のマッハツ ンダ型光変調 器が、 基板上に並列に配置され、 多段接続されることを特徴としている。
好ましくは、 基板の端面にミラーを備えるものとし、 複数のマッハツエンダ型 光変調器が、 ミラーを介して多段接続されるように構成する。
また、 基板の端面に設けられるミラーと、 複数のマツハツヱンダ型光変調器と ミラーとを接続するマルチモード光導波路とを備え、 複数のマッハツエンダ型光 変調器が、 マルチモード光導波路及びミラーを介して多段接続されるように構成 するのが好ましい。
さらに、 複数のマッハツエンダ型光変調器として、 2つのマッハツエンダ型光 変調器を備えるものとし、 ミラーが、 2つのマッハツエンダ型光変調器の中間に 位置する中心線からずれた位置に備えられるように構成するのが好ましい。 また、 ミラーが、 基板の端面に形成される反射コートによって構成されるのが 好ましい。
さらに、 反射コートは金属膜, 誘電体多層膜とするのが好ましい。
また、 反射コートは、 基板の端面の光導波路が接続される部分のみに形成する のが好ましい。
さらに、 複数のマツハツヱンダ型光変調器はファイバを介して多段接続される ように構成するのが好ましい。
また、 複数のマッハツエンダ型光変調器が曲がり導波路を介して多段接続され るように構成するのが好ましい。
さらに、 複数のマッハツエンダ型光変調器の作用長は 4 O mm以上であること が好ましい。
また、 複数のマッハツヱンダ型光変調器の信号電極と接地電極との間隔が 5 0 β m以上であることが好ましい。
さらに、 複数のマツハツヱンダ型光変調器の電気信号入力用パッドが、 全てチ ップの片側に配置されるように構成するのが好ましい。
また、 複数のマッハツエンダ型光変調器が、 バイアス制御用電極を有するよう に構成するのが好ましい。
さらに、 複数のマッハツエンダ型光変調器として、 2つのマッハツエンダ型光 変調器を備えるものとし、 2つのマッハツエンダ型光変調器のうち、 一方をクロ ック変調器とし、 他方をデータ変調器として構成するのが好ましい。
また、 クロック変調器を、 ビットレートの 1 / 2の周波数で、 かつ、 半波長電 圧の 2倍の電圧で駆動するように構成するのが好ましい。
さらに、 複数のマッハツエンダ型光変調器を、 少なくとも 1つのデュアルドラ イブ変調器を含むように構成するのが好ましい。
また、 デュアルドライブ変調器を、 信号電極の入力部に遅延部を有するものと して構成するのが好ましい。
さらに、 複数のマツハツヱンダ型光変調器を、 相互に作用長が異なるものとし て構成するのが好ましい。
また、 複数のマツハツヱンダ型光変調器を、 相互に信号電極と接地電極との間 隔が異なるものとして構成するのが好ましい。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態にかかる R Z光変調器の全体構成を示す模式図で める。
図 2 (a), (b) は、 本発明の一実施形態にかかる RZ光変調器のミラー部分 を示す模式図である。
図 3は、 本発明の一実施形態にかかる R Z光変調器の変形例を示す模式図であ る。
図 4は、 本発明の一実施形態にかかる R Z光変調器の他の変形例を示す模式図 である。
図 5は、 本発明の一実施形態にかかる R Z光変調器の他の変形例を示す模式図 である。
図 6は、 本発明の一実施形態にかかる R Z光変調器の他の変形例を示す模式図 である。
図 7 (a) 〜 (f ) は、 本発明の一実施形態にかかる R Z光変調器による光変 調動作を説明するための図である。
図 8 (a), (b) は、 本発明の一実施形態にかかる RZ光変調器による光変調 動作を説明するための図である。
図 9は、 本発明の一実施形態にかかる RZ光変調器による光変調動作を説明す るための図である。
図 10は、 従来の R Z光変調器の全体構成を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の一実施形態にかかる光変調器について、 図 1〜図 6を参照しな がら説明する。
本実施形態では、 RZ光変調器 [入力光に対してクロック信号とデータ信号を 与えて RZ (Return to Zero) 信号を生成する光変調器 (クロック変調型光変調 器)] について、 図 1〜図 6を参照しながら説明する。 なお、 RZ光変調器は、 例 えば長距離光伝送システムにおける光送信器として用いられる。
本実施形態では、図 1に示すように、 R Z光変調器 1は、ニオブ酸リチウム(リ
チウムナイオベート, L i Nb〇3; LN) を用いた 2段のマッハツエンダ型光変 調器 (MZ型 LN光変調器) 2, 3を備えるものとして構成される。
つまり、 RZ光変調器 1は、 図 1に示すように、 ニオブ酸リチウム結晶を結晶 方位の Z軸方向にカット (Z軸カット) して切り出されたニオブ酸リチウム結晶 基板 (LN基板) 4上に、 マッハツエンダ型の第 1光導波路 (以下、 第 1光導波 路という) 21, マッハツエンダ型の第 2光導波路 (以下、第 2光導波路という) 31を含む光導波路 5を形成し、 ·さらに、 第 1光導波路 21, 第 2光導波路 31 の近傍にそれぞれ第 1電極 (信号電極) 22, 第 2電極 (信号電極) 32を形成 するとともに、 第 1電極 22及び第 2電極 32に共用の接地電極 6を形成して、 1チップ内に集積化した構造になっている。
なお、 R Z光変調器 1の前段側に設けられる第 1光導波路 21, 第 1電極 22 を備えるものとして、 マッハツエンダ型の第 1光変調器 2 (クロック信号に変調 するため、 クロック変調器ともいう) が構成され、 RZ光変調器 1の後段側に設 けられる第 2光導波路 31, 第 2電極 32を備えるものとして、 マツハツヱンダ 型の第 2光変調器 [NRZ (Non Return to Zero) 信号に変調するため、 NRZ 変調器, データ変調器ともいう] 3が構成される。
また、 ここでは、 基板としてニオブ酸リチウム結晶を用いているが、 基板は電 気光学効果を有するものであれば良く、 例えばタンタル酸リチウム (L i TaO 2; LT) 結晶等の他の強誘電体結晶を用いることもできる。
ここで、 L i N b〇3結晶や L i T a 02結晶などの電気光学効果を有する基板 を用いた RZ光変調器 1は、 例えば L i Nb 03結晶や L i T a〇2結晶等からな る基板上の一部に金属膜を形成し、 熱拡散させて光導波路を形成するか、 又は、 金属膜をパターユングした後に、 安息香酸中でプロトン交換するなどして光導波 路を形成した後、 光導波路の近傍に電極を設けることで形成される。
具体的には、 例えば、 L i Nb〇3結晶を基板に用いる場合、 基板上にチタン 膜 (T i膜) を所望の光導波路形状に合わせてパターユングし、 このようにバタ 一二ングした状態で、 1050°Cで 7〜10時間加熱して熱拡散させることによ つて、 光尊波路を形成する。
光導波路 5は、 図 1に示すように、 入力側光導波路 7と、 マッハツエンダ型の
第 1光導波路 2 1と、 中間光導波路 8と、 マッハツエンダ型の第 2光導波路 3 1 と、 出力側光導波路 9とを備えるものとして構成される。
このうち、 マツハツヱンダ型の第 1光導波路 2 1は、 図 1に示すように、 入力 側光導波路 7に接続される光入射側の Y分岐光導波路 2 1 Aと、 2つの平行な直 線状光導波路 (平行導波路) 2 1 B, 2 1 Cと、 中間光導波路 8に接続される光 出射側の Y分岐光導波路 2 1 Dとを備えるものとして構成される。
一方、 マッハツエンダ型の第 2光導波路 3 1は、 図 1に示すように、 中間光導 波路 8に接続される光入射側の Y分岐光導波路 3 1 Aと、 2つの平行な直線状光 導波路 (平行導波路) 3 1 B , 3 1 Cと、 出射側光導波路 9に接続される光出射 側の Y分岐光導波路 3 1 Dとを備えるものとして構成される。
なお、第 1光導波路 2 1及び第 2光導波路 3 1の配置や中間光導波路の構成は、 本発明の特徴であるため、 後で詳細に説明する。
第 1電極 2 2は、 図 1に示すように、 一部が第 1光導波路 2 1を構成する一方 の直線状光導波路 2 1 Bと重なるように設けられる。 また、 第 2電極 3 2は、 図 1に示すように、 一部が第 2光導波路 3 1を構成する一方の直線状光導波路 3 1 Bと重なるように設けられる。 なお、 符号 2 2 a , 2 2 b , 3 2 a , 3 2 bは、 それぞれ第 1電極 2 2及び第 2電極 3 2のコネクタ接点としての接続パッドであ る。 このうち、 クロック信号やデータ信号を入力するための接続パッド 2 2 a , 3 2 aを特に入力パッド (電気信号入力用パッド, R F入力パッド) という。 また、 接地電極 6は、 図 1に示すように、 信号電極としての第 1電極 2 2及び 第 2電極 3 2を所定の間隔で挟み込むように、 第 1電極 2 2及び第 2電極 3 2の 両側に近接して設けることでコプレーナ型の電極 (コプレーナ電極) として構成 している。
なお、 クロック変調器 2の第 1電極 2 2と接地電極 6との間隔は、 データ変調 器 3の信号電極 3 2と接地電極 6との間隔と同じにしても良いし、 異なるものと しても良い。 例えば、 2つのマッハツエンダ変調器で、 信号電極と接地電極との 間隔が異なるようにしても良い。
さらに、 第 1電極 2 2には、 図 1に示すように、 例えば 2 0 G H zの周波数の 正弦波電気信号 (マイク口波信号, 高周波信号) をクロック信号として供給する
クロック信号供給部 (信号供給部) 10が接続されている。 なお、 クロック信号 供給部 10は、 クロック信号を用いてクロック変調器 2を駆動するものであるた め、 クロック信号駆動部 (例えば駆動回路) ともいう。
ここでは、電気クロック信号を、光クロック信号 [40 GHz;例えば図 7 (d) 参照] のビットレート (光 RZ信号) の 1/2の周波数 (20GHz) としてい るため、 電気クロック信号を用いて第 1電極 22に印加されるクロック信号電圧 (駆動電圧) を半波長電圧 VTCの 2倍の電圧 2 νπ (例えば一 V C〜 + VTC) と している [例えば図 7 (a) 参照]。 つまり、 クロック変調器 2は、 20 GHzの 電気ク口ック信号を用いて、 第 1電極 22に半波長電圧 V Cの 2倍の電圧 2 νπ が駆動電圧として印加されると、 図 9に示す変調曲線に基づいて、 40GHzの 光ク口ック信号を出力するようになっている。
なお、 電気クロック信号を、 光ク口ック信号 [40 GHz ;例えば図 8 (b) 参照] のビットレート (光 RZ信号) と同じ周波数 (40 GHz) とする場合に は、 クロック信号電圧 (駆動電圧) は、 半波長電圧 νπとすれば良い [例えば図 8 (a) 参照]。 この場合、 クロック変調器 2は、 40 GH zの電気クロック信号 を用いて、第 1電極 22に V πが印加されると、図 9に示す変調曲線に基づいて、 40GHzの光クロック信号が出力されるように構成すれば良い。
そして、 第 1電極 22にクロック信号供給部 10からクロック信号を供給し、 直線状光導波路 21 B, 21 Cにクロック信号に応じた電圧(クロック信号電圧, 信号電圧) を印加することで、 直線状光導波路 21 B, 21 Cに電界を生じさせ て、直線状光導波路 21 B, 21 Cの屈折率を +Δη,—Δηのように変化させる。 これにより、 直線状光導波路 21 Β, 21 Cのそれぞれを伝播する光に位相差を 生じさせ、 これらの位相差の生じた光を合波干渉させることで、 中間光導波路 8 を介して、 第 2光導波路 3 1へ向けて、 例えば 40 GHzの光クロック信号 [即 ち、 「1」, 「1」, 「1」, …のデータ配列の 40 Gb/ sの RZデータ信号 (光 R Z信号) に変調された変調信号;例えば図 7 (d) 参照] が出力されるようにし ている。
なお、 第 1光変調器 2を高速で駆動するには、 信号電極としての第 1電極 22 の終端と接地電極 6の終端とを抵抗 (終端器) で接続して進行波電極とすれば良
い。 特に、 第 1電極 22の断面形状を変えることで直線状光導波路 21 B, 21 Cの実効屈折率を制御し、 直線状光導波路 21 B, 21 Cを伝播する光と、 第 1 電極 22に供給されるマイクロ波の速度とを整合させることで、 広帯域の光応答 特性を得ることができるようになる。
一方、 第 2電極 32には、 図 1に示すように、 第 1光変調器 2からの例えば 4 0 GH zの光ク口ック信号に同期したタイミングで、 例えば 40 Gb/ sの NR Zデータ信号 [電気信号;例えば図 7 (e) 参照] を供給する NRZデータ信号 供給部 (信号供給部) 1 1が接続されている。 なお、 NRZデータ信号供給部 1 1は、 データ信号を用いてデータ変調器 3を駆動するものであるため、 データ信 号駆動部 (例えば駆動回路) ともいう。
そして、 第 2電極 32に N R Zデータ信号供給部 1 1から NRZデータ信号を 供給して、 直線状光導波路 31 B, 31 Cに NRZデータ信号に応じた電圧 (N R Zデータ信号電圧, 信号電圧) を印加することで、 直線状光導波路 31 B , 3 1 Cに電界を生じさせて、 直線状光導波路 31 B, 31 Cの屈折率を +Δπι, — Δ mのように変化させる。 これにより、 直線状光導波路 31 B, 31 Cのそれぞれ を伝播する光に位相差を生じさせ、 これらの位相差の生じた光を合波干渉させる ことで、 出力側光導波路 9を介して、 強度変調された信号光として例えば 40 G b/sの光 RZデータ信号 [変調信号;例えば図 7 (f ) 参照] が出力されるよ うにしている。
なお、 第 2光変調器 3を高速で駆動するには、 信号電極としての第 2電極 32 の終端と接地電極 6の終端とを抵抗 (終端器) で接続して進行波電極とすれば良 レ、。 特に、 第 2電極 32の断面形状を変えることで直線状光導波路 3 1 B , 31 Cの実効屈折率を制御し、 直線状光導波路 31 B, 31 Cを伝播する光と、 第 2 電極 32に供給されるマイク口波の速度とを整合させることで、 広帯域の光応答 特性を得ることができるようになる。
本実施形態では、 図 1に示すように、 Z軸カットのニオブ酸リチウム結晶基板 4を用いており、 Z軸方向の電界による屈折率変化を利用するため、 第 1電極 2 2及び接地電極 6は、 第 1光導波路 21の直線状導波路 21 B , 21 Cの真上に 形成され、 第 2電極 32及び接地電極 6は第 2光導波路 31の直線状導波路 31
B , 3 1 Cの真上に形成される。
このように、 本実施形態では、 第 1電極 2 2 , 第 2電極 3 2 , 接地電極 6を直 線状導波路 2 1 B , 2 1 C , 3 1 B , 3 1 Cの真上にパターニングするため、 直 線状光導波路 2 1 B , 2 1 C , 3 1 B , 3 1 C中を伝搬する光が各電極 2 2 , 3 2 , 6によって吸収されてしまうおそれがある。 これを防ぐために、 本実施形態 では、 L N基板 4と各電極 2 2 , 3 2, 6との間にバッファ層 (誘電体層) を形 成している。 このバッファ層は例えば S i 02膜として形成すれば良く、 その厚 さは、 0 . 2〜: L /i m程度とすれば良い。
このため、 本 R Z光変調器 1は、 第 1, 第 2電極 2 2, 3 2及び接地電極 6と 基板 2 2との間に、 基板 2 2の厚さと比べて厚さの薄いバッファ層を積層したも のとして構成される。
本実施形態では、 R Z光変調器 1は、 上述のように構成されるため、 図示しな い光源 (半導体レーザ) からの入力光が、 入力側光導波路 7を介して第 1光導波 路 2 1 (第 1光変調器 2 ) に導入され、 この第 1光導波路 2 1を伝播する際に所 望のクロック信号 (電気信号) に基づいて変調された後、 第 1光導波路 2 1の出 力側に連結されている中間光導波路 8を介して第 2光導波路 3 1 (第 2光変調器 3 ) へ導かれ、 さらに第 2光導波路 3 1で N R Zデータ信号 (電気信号) に基づ いて変調され、 第 2光導波路 3 1の出力側に連結されている出力側光導波路 9を 介して、 変調された出力光 (信号光, 光 N R信号) が出力されることになる。 なお、 本実施形態では、 第 1光変調器 2及び第 2光変調器 3は、 電極として信 号電極 2 2, 3 2, 接地電極 6を備えるものとして構成しているが、 さらに、 バ ィァス電圧を供給できるようにすべく、 第 1光導波路 2 1及び Z又は第 2光導波 路 3 1にバイアス電極 (バイアス制御用電極) を備えるものとして構成しても良 レ、。 この場合、 バイアス電極にはバイアス制御部 (例えばバイアス制御回路) を 接続し、 バイアス電極にバイアス制御部を通じてバイアス電圧 (D C電圧) を供 給することで、 第 1光導波路 2 1及び/又は第 2光導波路 3 1に対してバイアス 電圧 (D C電圧) が印加されるようにすれば良い。 また、 バイアス制御部によつ て、 モニタ光の強度に基づいてパイァス電圧を制御するフィ一ドバック制御を行 なうことで、 第 1光変調器 2及び/又は第 2光変調器 3の動作点電圧の変動を補
償するようにしても良い。
ところで、 上述のように構成される R Z光変調器では、 光導波路を伝播する光 に対して電気信号 (クロック信号, データ信号) を作用させる部分の長さ (作用 長) を長くするほど駆動電圧を低く抑えることができるため、 チップの長さをで きるだけ短くしてコンパクト化を図りながら、 できるだけ作用長が長くなるよう にして低駆動電圧を実現できるようにしたい。
ここで、 作用長としては、 第 1電極 2 2と直線状光導波路 2 1 Bとが重なり合 う部分の長さ, 接地電極 6と直線状光導波路 2 1 Cとが重なり合う部分の長さ, 第 2電極 3 2と直線状光導波路 3 1 Bとが重なり合う部分の長さ, 接地電極 6と 直線状光導波路 3 1 Cとが重なり合う部分の長さなどがある。
このため、 本実施形態では、 図 1に示すように、 上述のように構成される複数 (ここでは 2つ) のマツハツ: ンダ型光変調器 2 , 3が、 基板 4上に並列に配置 され、 多段接続 (光の伝播方向に直列に接続) されるようにしている。
具体的には、 図 1に示すように、 第 1光導波路 2 1及び第 2光導波路 3 1を基 板 4の長手方向に沿って並列に配置されるように形成し、 基板 4の端面 4 Aにミ ラー (反射部) 1 2を設け、 中間光導波路 8を入射側部分 8 Aと出射側部分 8 B とに分割し、 これらの入射側部分 8 Aと出射側部分 8 Bとがミラー 1 2を介して 接続されるようにすることで、 2つのマッハツエンダ型光変調器 2 , 3が多段接 続されるようにしている。
例えば図 2 ( a ) に示すように、 中間光導波路 8をシングルモードの光導波路 (シングルモード光導波路, 曲がり導波路) として構成し (この場合、 第 1光導 波路 2 1及び第 2光導波路 3 1もシングルモード光導波路として構成する)、中間 光導波路 8の入射側部分 8 A及び出射側部分 8 Bが、 いずれも基板端面 4 Aに所 定角度で接続されるようにすれば良い。 この場合、 第 1光変調器 2から中間光導 波路 8の入射側部分 8 Aを介して伝播してきた光は基板端面 4 Aに所定角度で斜 めに入射し、 ミラーとして機能する基板端面 4 Aで反射して、 中間光導波路 8の 出射側部分 8 Bを介して第 2光変調器 3へ伝播していくことになる。
また、 図 2 ( b ) に示すように、 中間光導波路 8をシング モードの光導波路 (シングルモード光導波路, 曲がり導波路) として構成し (この場合、 第 1光導
波路 2 1及び第 2光導波路 3 1もシングルモード光導波路として構成する)、モー ド間干渉を利用すべく、 中間光導波路 8とミラー 1 2とが多モード光導波路 (マ ルチモード光導波路) 1 3を介して接続されるようにしても良い。 この場合、 第 1光変調器 2と第 2光変調器 3とはマルチモード光導波路 1 3及びミラー 1 2を 介して接続され、 第 1光変調器 2を構成する第 1光導波路 2 1中を伝播してきた 光は、 マルチモード光導波路 1 3を介して基板端面 4 Aに垂直又は略垂直に入射 し、 ミラーとして機能する基板端面 4 Aで反射して、 マルチモード光導波路 1 3 を介して第 2光変調器 3を構成する第 2光導波路 3 1へ伝播していくことになる。 なお、 ここでは、 中間光導波路 8の入射側部分及び出射側部分をいずれも曲が り導波路として構成しているが、 これに限られるものではない。 中間光導波路 8 入射側部分及び出射側部分のいずれか一方を曲がり導波路とし、 他方を直線状光 導波路として構成しても良い。 また、 第 1光導波路 2 1及び第 2光導波路 3 1を 基板端面 4 Aに対して斜めに配置し、 中間光導波路 8の入射側部分及び出射側部 分の双方を直線状光導波路として構成しても良い。
ここで、 基板端面 4 A (特に中間光導波路 8が接続される部分) をミラーとし て機能させる場合、 基板端面 4 A (特に中間光導波路 8が接続される部分) 自体 が基板端面 4 Aに設けられるミラー 1 2となる。
好ましくは、 基板端面 4 Aに設けられるミラー 1 2は、 基板端面 4 Aを例えば 金属膜, 誘電体多層膜等で覆うことで形成される反射コートとして構成する。 特に、 基板端面 4 Aの中間光導波路 8を接続する部分のみに反射コートを形成 することで、 この部分のみにミラー 1 2を設けるのが好ましい。 この場合、 基板 端面 4 Aの全面に反射コートを形成した後、 基板端面 4 Aの中間光導波路 8を接 続する部分のみに反射コートを残し、 他の部分の反射コートを除去すれば良い。 このように、 基板端面 4 Aの中間光導波路 8を接続する部分のみに反射コートを 形成することで、 光導波路 5 (例えば第 1光導波路 2 1の Y分岐光導波路 2 1 D の部分) から放射された放射光が基板端面 4 Aで反射し、 信号光に影響を与えて しまうのを防止することができる。 また、 基板端面 4 Aの中間光導波路 8を接続 する部分のみに反射コートを形成するようにすれば、 バイアス調整を行なうため に、 モニタ光を検出するためのフォトディテクタを基板端面 4 Aに設ける場合な
どにも対応できる。
なお、 ここでは、 基板端面 4 Aに設けられるミラー 1 2によって反射させるこ とで、 2つのマッハツエンダ型光変調器 2, 3を多段接続しているが、 これに限 られるものではない。
例えば、 図 3に示すように、 中間光導波路を設けずに、 基板 4上に第 1光導波 路 2 1及び第 2光導波路 3 1が基板 4上に (基板 4の長手方向に沿って) 並列に 配置されるように形成し、 第 1光変調器 2の出力側に設けられる Y分岐光導波路 2 1 Dと第 2光変調器 3の入力側に設けられる Y分岐光導波路 3 1 Aとを接続し うるように、 基板端面 4 Aにファイバ (例えば定偏波ファイバ) 1 4を取り付け ることで、 2つのマッハツエンダ型光変調器 2, 3を多段接続するようにしても 良い。
また、 図 4に示すように、 基板 4上に第 1光導波路 2 1及び第 2光導波路 3 1 が基板 4上に (基板 4の長手方向に沿って) 並列に配置されるように形成し、 中 間光導波路 8を、 基板端面 4 Aに接することなく、 第 1光変調器 2の出力側に設 けられる Y分岐光導波路 2 1 Dと第 2光変調器 3の入力側に設けられる Y分岐光 導波路 3 1 Aとを接続する曲がり導波路 8 ' として構成することで、 2つのマツ ハツヱンダ型光変調器 2, 3を多段接続するようにしても良い。
ところで、 上述のようにしてチップ長さを短くして、 チップサイズをコンパク トにする場合、 変調帯域を確保するために、 信号電極 2 2 , 3 2と接地電極 6と の間の間隔はできるだけ広くすることが重要になる。
本実施形態のように、 例えば 4 O G b / s変調器に適用する場合には、 信号電 極 2 2, 3 2と接地電極 6との間隔は約 5 0 ,u m以上とするのが好ましい。 この 結果、 マイク口波の損失も低減することができる。 なお、 信号電極 2 2, 3 2及 ぴ接地電極 6を R F電極ともいう。
このように信号電極 2 2, 3 2と接地電極 6との間隔を約 5 0 μ m以上とすれ ば、 マイクロ波の損失を低減することができるため、 作用長は 4 O mm以上 (好 ましくは 5 O mm以上) に伸ばすことができる。 この場合、 駆動電圧は 3 V以下 (所定電圧以下) の低駆動電圧を実現できることになる。 これにより、 チップサ ィズをコンパクトにしながら(チップの長さを短くしながら)、作用長を所定長さ
以上まで長くすることができ、 低駆動電圧を実現できることになる。
したがって、本実施形態にかかる R Z光変調器によれば、複数(ここでは 2つ) のマツハツヱンダ型光変調器からなる R Z光変調器 1において、 コンパクト化を 図りながら、 低駆動電圧を実現できるようになるという利点がある。
なお、 上述の実施形態では、 図 1に示すように、 2つの入力パッド (クロック 信号を入力するための入力パッド 2 2 a及びデータ信号を入力するための入力パ ッド 3 2 a ) をそれぞれチップの反対側 (両側) に配置しているが、 例えば図 5 に示すように、 信号電極 2 2, 3 2及ぴ接地電極 6を形成することで、 2つの入 力パッド 2 2 a , 3 2 aの双方をチップの片側に配置するようにしても良い。 こ れにより、 2つの入力パッド 2 2 a, 3 2 aに接続するコネクタをいずれも光変 調器 1の片側に配置できるようになり、 実装時の光変調器モジュールの占有面積 を小さくすることができるようになる。
また、 上述の実施形態では、 R Z光変調器 1を構成する 2つのマッハツェンダ 型光変調器 2, 3は、 いずれも 1つの信号電極 (シングル電極 を有するものと し、 いずれもシングル駆動型の光変調器 (シングルドライブ変調器) として構成 しているが、 これに限られるものではない。
例えば、 駆動電圧を低減すべく、 2つのマッハツエンダ型光変調器 2, 3をい ずれも 2つの信号電極 (デュアル電極) を有するものとし、 いずれもデュアル駆 動型の光変調器 (デュアルドライプ変調器) として構成しても良いし、 2つのマ ッハツヱンダ型光変調器 2 , 3のいずれか一方を 2つの信号電極(デュアル電極) を有するものとし、 デュアル駆動型の光変調器 (デュアルドライブ変調器) とし て構成しても良い。
また、 上述の実施形態では、 前段側にクロック変調器 2を設け、 後段側にデー タ変調器 3を設けているが、 これに限られるものではなく、 例えば前段側にデー タ変調器 3を設け、 後段側にクロック変調器 2を設けても良い。 また、 上述の実 施形態では、 2つのマッハツエンダ型光変調器を設けているが、 光変調器の数は これに限られるものではなく、 複数の光変調器を多段接続するものであっても良 レ、。
例えば、 図 6は、 デュアルドライプ変調器とシングルドライブ変調器とを組み
合わせた R Z光変調器の一例を示している。
ここでは、 図 6に示すように、 前段側にデータ変調器 3 0を設け、 後段側にク ロック変調器 2 0を設け、 データ変調器 3 0をシングルドライブ変調器とし、 ク ロック変調器 2 0をデュアルドライブ変調器として、 R Z光変調器 1 0 0を構成 している。 なお、 以下に記載した構成以外の構成は、 上述の実施形態のものと同 様である。
このように、 一のマッハツエンダ型光変調器をデュアルドライブ変調器とし、 他のマッハツエンダ型光変調器をシングルドライブ変調器とする場合、 マイクロ 波の干渉を防ぐために、 2つのマツハツヱンダ型光変調器 2 0 , 3 0の間隔 (少 なくとも相互作用部間の間隔) は約 1 0 0 m〜約 2 mm程度になるようにする のが好ましい。 なお、 上述の実施形態のように、 双方ともシングルドライブ変調 器とする場合も、 2つのマツハツヱンダ型光変調器の間隔は 1 0 0 i m〜2 mm 程度にするのが好ましい。
具体的には、 デュアルドライブ変調器としてのクロック変調器 (第 2変調器) 2 0に備えられる 2つの信号電極 2 1 A, 2 1 Bは、 図 6に示すように、 いずれ も、 クロック信号が入力される側の部分 (入力部, 電気信号入力部) 2 1 A a , 2 1 B aと、光導波路(具体的にはマッハツエンダ型光導波路の直線状光導波路) 5 0と重なり合う部分 (作用部, 相互作用部; この部分の長さを作用長という) 2 1 A b, 2 1 B bと、 クロック信号が出力される側の部分 (出力部, 電気信号 出力部) 2 1 A c , 2 I B cとを備える。
特に、 デュアルドライブ変調器 2 0に設けられる 2つの信号電極 2 1 A, 2 1 Bのそれぞれに供給される信号 (クロック信号) の位相を合わせるため、 一方の 信号電極 2 1 Bの入力部 2 1 B aには曲がり部 2 1 B a aが設けられている。 こ の曲がり部 2. 1 B a aは、 信号を遅延させるために設けられる部分であるため、 遅延部 (遅延線) ともいう。
また、 データ変調器の信号電極と接地電極との間隔は、 上述のクロック変調器 の信号電極と接地電極との間隔と同じにしても良いし、異なるものとしても良い。 例えば、 2つのマッハツエンダ変調器で、 信号電極と接地電極との間隔が異なる ようにしても良い。
さらに、 クロック変調器 20には、 これらの信号電極 21 A, 21 Bや接地電 極 60からなる RF電極のほかにバイアス電極 (バイアス制御用電極) 22が設 けられており、 バイアス制御部 105を介してバイアス調整を行なえるようにな つている。
一方、 シングルドライブ変調器としてのデータ変調器 (第 2変調器) 30も、 同様に、 信号電極 31は、 入力部 31 aと、 相互作用部 31 bと、 出力部 31 c とを備えるものとして構成される。 また、 信号電極 31にはデータ信号供給部 1 11が接続されている。 さらに、 信号電極 31, 接地電極 60からなる RF電極 のほかにバイアス電極 (バイアス制御用電極) 32が設けられており、 バイアス 制御部 106を介してバイアス調整を行なえるようになっている。
なお、 ここでは、 クロック変調器 20及びデータ変調器 30は、 いずれもバイ ァス電極を有するものとして構成しているが、 これに限られるものではなく、 バ ィァス電極を有しないものとして構成しても良い。
ここで、 クロック変調器 20及びデータ変調器 30では、 相互作用部間の間隔 (電極間ギャップ)は、同じにしても良いし、異なるものとしても良レ、。 これは、 上述の実施形態のように RZ光変調器を構成する場合も同様である。
また、 ク口ック変調器 20及びデータ変調器 30のそれぞれの相互作用部 21 Ab, 21 B b, 3 l bの長さ (作用長) は、 同じにしても良いし、 異なるもの としても良い。例えば、クロック変調器 20に設けられる 2つの信号電極 21 A, 21 Bの相互作用部 21 Ab, 21 Bbの長さ (作用長) は同じにし、 データ変 調器 30に設けられる信号電極 31の相互作用部 31 bの長さ (作用長) は異な るものとしても良い。 つまり、 2つのマツハツヱンダ型光変調器 20、 30間で 作用長が異なるように構成しても良い。 また、 例えば 3つの信号電極 21 A, 2 I B, 31の相互作用部 21 Ab, 21 B b, 3 l bの長さ (作用長) をそれぞ れ異なるものとしても良い。 これは、 上述の実施形態のように RZ光変調器を構 成する場合も同様である。
また、 これらの信号電極 21 A, 21 B, 31を駆動する駆動電圧やこれらの 信号電極 21 A, 21 B, 31に供給する電気信号の帯域は用途に応じて任意に 設定すれば良い。 これは、 上述の実施形態のように RZ光変調器を構成する場合
も同様である。
特に、 クロック変調器 20力 光クロック信号 [図 7 (d) 参照] のビットレ ート (光 RZ信号) の半分 (1/2) の周波数で、 かつ、 半波長電圧 νπの 2倍 の電圧 2νπ (例えば一 νπ〜 + νπ) で駆動される場合 [例えば図 7 (a) 参 照;ここではデュアルドライブであるため、一の信号電極に印加する駆動電圧(ク 口ック信号電圧)は V π;図 7 ( b ), ( c )参照]には、例えば C S _ R Z (Carrier Suppressed Return to Zero)変調方式のように帯域を犠牲にして (例えば光出力 信号として得られる光ク口ック信号の周波数を 40 GH zから 20 GH zにす る)、 駆動電圧が低くなるように設計するのが好ましい。
ここでは、 クロック変調器 20は、 図 6に示すように、 デュアルドライブ変調 器として構成され、 2つの信号電極 21 A, 2 I Bを備えるため、 これらの信号 電極 21 A, 21 Bには、 一方の信号電極に例えば 20GHzの周波数の正弦波 電気信号 [図 7 (b) 参照] をクロック信号として供給し、 他方の信号電極に所 定の位相 (180度) に相当する時間分だけ遅延させた例えば 20 GHzの周波 数の正弦波電気信号 [図 7 (c) 参照] をクロック信号として供給するクロック 信号供給部 (信号供給部) 110が接続されている。 このため、 クロック信号供 給部 110は位相遅延部を備えるものとして構成される。 なお、 クロック信号供 給部 110は、 クロック信号を用いてクロック変調器 20を駆動するものである ため、 クロック信号駆動部 (例えば駆動回路) ともいう。
そして、 それぞれの信号電極 21 A, 2 I Bに、 これらのクロック信号を用い て半波長電圧 νπのクロック信号電圧 (駆動電圧) を印加することで、 マツハツ ェンダ型の光導波路に対して、 光クロック信号 [40 GHz ;例えば図 7 (d) 参照] のビットレート (光 RZ信号) の 1Z2の周波数 (20GHz) で、 半波 長電圧 V πの 2倍の電圧 2 V π (例えば一 V τυ〜+ V π ) の電気クロック信号が 印加されるようになっている [例えば図 7 (a) 参照]。
なお、 クロック変調器 20は、 20 GHzの電気クロック信号を用いて、 半波 長電圧 V πの 2倍の電圧 2 V πが印加されると、図 9に示す変調曲線に基づいて、 40GHzの光クロック信号が出力されるように構成すれば良い。
特に、ここでは、ク口ック変調器 20の駆動電圧を低減することに重点をおき、
ク口ック変調器 2 0の作用長をデータ変調器 3 0の作用長よりも長くして駆動電 圧の低減を図っている。
この場合、 図 6に示すように、 ミラー 1 2を長作用長のクロック変調器 2 0側 にずらした位置にすることで、 チップの長さを短くすることができ、 ひいてはチ ップサイズを小さくすることができる。 つまり、 2つのマッハツエンダ型光変調 器 2 0 , 3 0から等しい距離に位置する中心線 (2つのマツハツヱンダ型光変調 器 2 0 , 3 0の中間に位置する中心線) Xからずらした位置にミラー 1 2を配置 することで、 チップの長さを短くすることができ、 ひいてはチップサイズを小さ くすることができることになる。 このため、 中間光導波路 8 0は、 その出射側部 分 8 O Bは直線状光導波路とし、 入射側部分 8 O Aは曲がり導波路としている。 なお、 上述の実施形態では、 複数のマッハツエンダ型光変調器を備える光変調 器として、 R Z光変調器を例に説明しているが、 これに限られるものではない。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明によれば、 コンパクトで、 低駆動電圧の光変調器 (例え ば R Z光変調器) を実現できるようになるので、 その有用性は極めて高いと考え られる。
Claims
1 . 電気光学効果を有する基板と、 前記基板上に形成される光導波路と、 前記光 導波路の近傍に形成される電極とを含む複数のマッハツエンダ型光変調器を備え、 前記複数のマツハツ ンダ型光変調器が、 前記基板上に並列に配置され、 多段 接続されていることを特徴とする、 光変調器。
2 . 前記基板の端面にミラーを備え、
前記複数のマツハツ ンダ型光変調器が、 前記ミラーを介して多段接続されて いることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に記載の光変調器。
3 . 前記基板の端面に設けられるミラーと、
前記複数のマッハツヱンダ型光変調器と前記ミラーとを接続するマルチモード 光導波路とを備え、
前記複数のマッハツヱンダ型光変調器が、 前記マルチモード光導波路及び前記 ミラーを介して多段接続されていることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に記載 の光変調器。
4 . 前記複数のマッハツエンダ型光変調器として、 2つのマツハツヱンダ型光変 調器を備え、
前記ミラーが、 前記 2つのマッハツエンダ型光変調器の中間に位置する中心線 からずれた位置に備えられていることを特徴とする、 請求の範囲第 2項又は第 3 項に記載の光変調器。
5 . 前記ミラーが、 前記基板の端面に形成される反射コートによって構成される ことを特徴とする、請求の範囲第 2項〜第 4項のレ、ずれか 1項に記載の光変調器。
6 . 前記反射コートが、 金属膜であることを特徴とする、 請求の範囲第 5項に記 載の光変調器。
7 . 前記反射コートが、 誘電体多層膜であることを特徴とする、 請求の範囲第 5 項に記載の光変調器。
8 . 前記反射コートが、 前記基板の端面の前記光導波路が接続される部分のみに 形成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 5項に記載の光変調器。
9 . 前記複数のマッハツエンダ型光変調器が、 ファイバを介して多段接続されて いることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に記載の光変調器。
1 0 . 前記複数のマツハツヱンダ型光変調器が、 曲がり導波路を介して多段接続 されていることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に記載の光変調器。
1 1 . 前記複数のマッハツヱンダ型光変調器の作用長が 4 0 mm以上であること を特徴とする、 請求の範囲第 1項〜第 1 0項のいずれか 1項に記載の光変調器。
1 2 . 前記複数のマッハツヱンダ型光変調器の信号電極と接地電極との間隔が 5 0 i m以上であることを特徴とする、 請求の範囲第 1項〜第 1 1項のいずれか 1 項に記載の光変調器。
1 3 . 前記複数のマッハツエンダ型光変調器の電気信号入力用パッドが、 全てチ ップの片側に配置されていることを特徴とする、 請求の範囲第 1項〜第 1 2項の いずれか 1項に記載の光変調器。
1 4 . 前記複数のマッハツエンダ型光変調器が、 バイアス制御用電極を有するこ とを特徴とする、請求の範囲第 1項〜第 1 3項のいずれか 1項に記載の光変調器。
1 5 . 前記複数のマッハツエンダ型光変調器として、 2つのマッハツエンダ型光 変調器を備え、
前記 2つのマツハツヱンダ型光変調器のうち、 一方をクロック変調器とし、 他 方をデータ変調器として構成することを特徴とする、 請求の範囲第 1項〜第 1 4 項のいずれか 1項に記載の光変調器。
1 6 . 前記ク口ック変調器が、 ビットレート (光ク口ック信号) の 1 / 2の周波 数で、 かつ、 半波長電圧の 2倍の電圧で駆動されることを特徴とする、 請求の範 囲第 1 5項に記載の光変調器。
1 7 . 前記複数のマツハツヱンダ型光変調器が、 少なくとも 1つのデュアルドラ イブ変調器を含むことを特徴とする、 請求の範囲第 1項〜 1 6項のいずれか 1項 に記載の光変調器。
1 8 . 前記デュアルドライブ変調器が、 信号電極の入力部に遅延部を有すること を特徴とする、 請求の範囲第 1 7項に記載の光変調器。
1 9 . 前記複数のマッハツエンダ型光変調器が、 相互に作用長が異なるものとし て構成されることを特徴とする、 請求の範囲第 1項〜第 1 8項のいずれか 1項に 記載の光変調器。
2 0 . 前記複数のマッハツヱンダ型光変調器が、 相互に信号電極と接地電極との 間隔が異なるものとして構成されることを特徴とする、 請求の範囲第 1項〜第 1 9項のいずれか 1項に記載の光変調器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2003/000895 WO2004068221A1 (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | 光変調器 |
JP2004567530A JP4241622B2 (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | 光変調器 |
US11/086,370 US7155072B2 (en) | 2003-01-30 | 2005-03-23 | Optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2003/000895 WO2004068221A1 (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | 光変調器 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US11/086,370 Continuation US7155072B2 (en) | 2003-01-30 | 2005-03-23 | Optical modulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2004068221A1 true WO2004068221A1 (ja) | 2004-08-12 |
Family
ID=32800816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2003/000895 WO2004068221A1 (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | 光変調器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7155072B2 (ja) |
JP (1) | JP4241622B2 (ja) |
WO (1) | WO2004068221A1 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004361952A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-24 | Jds Uniphase Corp | 光学デジタル外部変調器 |
JP2006195256A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Fujitsu Ltd | 光通信デバイス及び光デバイス |
JP2008064936A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Fujitsu Ltd | 光変調器 |
JP2008102451A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Fujitsu Ltd | 光変調器および送信装置 |
JP2010286770A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Fujitsu Optical Components Ltd | 光デバイス |
JP2012098472A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
JP2014029411A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | 光出力装置および光出力方法 |
JP5421595B2 (ja) * | 2007-02-14 | 2014-02-19 | 日本碍子株式会社 | 進行波型光変調器 |
JP2014192610A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Kddi Corp | 光送信装置及び光受信装置 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7174059B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-02-06 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical device |
EP1953585A4 (en) * | 2005-11-16 | 2009-06-17 | Ngk Insulators Ltd | OPTICAL WAVE GUIDE |
JP5418222B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2014-02-19 | 富士通株式会社 | 光デバイス |
EP1990677B1 (en) | 2007-05-07 | 2010-09-29 | Forschungsverbund Berlin e.V. | Device and method for modulating light |
JP5092573B2 (ja) * | 2007-06-22 | 2012-12-05 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイス |
JP4544479B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2010-09-15 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路型変調器 |
JP4842987B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2011-12-21 | 富士通株式会社 | 光デバイス |
JP5320840B2 (ja) * | 2008-06-17 | 2013-10-23 | 富士通株式会社 | 光デバイス及びその製造方法 |
JP5326624B2 (ja) * | 2009-02-10 | 2013-10-30 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器 |
JP5487774B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2014-05-07 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光デバイスおよび光送信機 |
GB201219116D0 (en) * | 2012-10-24 | 2012-12-05 | Oclaro Technology Plc | Optical modulator |
US9477134B2 (en) * | 2012-12-28 | 2016-10-25 | Futurewei Technologies, Inc. | Hybrid integration using folded Mach-Zehnder modulator array block |
US9473245B2 (en) | 2013-02-28 | 2016-10-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module including semiconductor optical modulator |
US9733542B2 (en) * | 2014-08-25 | 2017-08-15 | Futurewei Technologies, Inc. | Multi-segment Mach-Zehnder modulator-driver system |
JP6229649B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2017-11-15 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光モジュール |
JP6540417B2 (ja) * | 2015-09-18 | 2019-07-10 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光伝送装置及び光モジュール |
JP2017211504A (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
CN109976001A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-05 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 高隔离度的多通道高速电光调制器 |
US10935738B1 (en) | 2019-08-08 | 2021-03-02 | Stmicroelectronics S.R.L. | Architecture of an integrated optics device |
US11101880B1 (en) * | 2020-03-16 | 2021-08-24 | Amazon Technologies, Inc. | Wide/multiband waveguide adapter for communications systems |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0938000A2 (en) * | 1998-02-23 | 1999-08-25 | Fujitsu Limited | Optical waveguide branch with reflector |
JP2002023121A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-23 | Nec Corp | 光送信装置及びそれを有する光ファイバ伝送システム |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5148503A (en) * | 1991-05-29 | 1992-09-15 | Crystal Technology, Inc | Apparatus and method for linearized cascade coupled integrated optical modulator |
JPH05136734A (ja) * | 1991-11-14 | 1993-06-01 | Fujitsu Ltd | 光変調装置 |
JPH05232417A (ja) | 1992-02-25 | 1993-09-10 | Fujitsu Ltd | 光変調器 |
JPH10260328A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Tokin Corp | 光変調素子 |
US6259836B1 (en) * | 1998-05-14 | 2001-07-10 | Telecommunications Research Laboratories | Optical frequency shifter and transmission system |
JP2001209018A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Nec Corp | モニタ付き光変調器 |
US6535320B1 (en) * | 2000-09-15 | 2003-03-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Traveling wave, linearized reflection modulator |
US6846428B2 (en) * | 2001-03-20 | 2005-01-25 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Thin film lithium niobate and method of producing the same |
-
2003
- 2003-01-30 WO PCT/JP2003/000895 patent/WO2004068221A1/ja active Application Filing
- 2003-01-30 JP JP2004567530A patent/JP4241622B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-03-23 US US11/086,370 patent/US7155072B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0938000A2 (en) * | 1998-02-23 | 1999-08-25 | Fujitsu Limited | Optical waveguide branch with reflector |
JP2002023121A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-23 | Nec Corp | 光送信装置及びそれを有する光ファイバ伝送システム |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004361952A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-24 | Jds Uniphase Corp | 光学デジタル外部変調器 |
JP2006195256A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Fujitsu Ltd | 光通信デバイス及び光デバイス |
JP4594744B2 (ja) * | 2005-01-14 | 2010-12-08 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光通信デバイス及び光デバイス |
JP2008064936A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Fujitsu Ltd | 光変調器 |
US7471853B2 (en) | 2006-09-06 | 2008-12-30 | Fujitsu Limited | Optical modulator |
JP2008102451A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Fujitsu Ltd | 光変調器および送信装置 |
JP5421595B2 (ja) * | 2007-02-14 | 2014-02-19 | 日本碍子株式会社 | 進行波型光変調器 |
JP2010286770A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Fujitsu Optical Components Ltd | 光デバイス |
JP2012098472A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
JP2014029411A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | 光出力装置および光出力方法 |
JP2014192610A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Kddi Corp | 光送信装置及び光受信装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2004068221A1 (ja) | 2006-05-25 |
US7155072B2 (en) | 2006-12-26 |
JP4241622B2 (ja) | 2009-03-18 |
US20050213863A1 (en) | 2005-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2004068221A1 (ja) | 光変調器 | |
US9081216B2 (en) | Optical device having optical modulators | |
US7340114B2 (en) | Optical waveguide device and optical modulator | |
JP7056236B2 (ja) | 光変調器、及びこれを用いた光トランシーバモジュール | |
US7286727B2 (en) | Optical communication device and optical device | |
US8374467B2 (en) | Optical device having a plurality of Mach-Zehnder modulators | |
US7068948B2 (en) | Generation of optical signals with return-to-zero format | |
US7995872B2 (en) | Optical modulator component and optical modulator | |
US8244075B2 (en) | Optical device | |
JP3800594B2 (ja) | 光変調器 | |
JP2800368B2 (ja) | 光変調器 | |
JP3841933B2 (ja) | 光導波路モジュール | |
US20090067852A1 (en) | Optical modulator and optical transmitter | |
JP2787812B2 (ja) | 双方向光導波路通信システム用の反射送信および受信装置 | |
US9057893B2 (en) | Light control element | |
US20220308286A1 (en) | Optical waveguide element, optical modulator, optical modulation module, and optical transmission device | |
CN116107104A (zh) | 光学器件和光学通信装置 | |
JP2004163675A (ja) | モニタ付有機導波路型光変調器および光変調装置および光集積回路 | |
JPH04172316A (ja) | 導波型光制御デバイス | |
JP2005181537A (ja) | 光変調器 | |
JPH10213784A (ja) | 集積型光変調器 | |
JP2564999B2 (ja) | 光変調器 | |
JPH02170142A (ja) | 導波形光制御デバイス及びその駆動方法 | |
JP2004037695A (ja) | 光変調器 | |
JP4991909B2 (ja) | 光制御素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2004567530 Country of ref document: JP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 11086370 Country of ref document: US |