導波路型光変調器
【課題】 簡単な構成でマイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することが可能な導波路型光変調器を提供すること。
【解決手段】 基板２と、マッハツェンダー型光導波路３と、スロット線路で構成された電界印加部４ａ、５ａ、位相調整部４ｂ、５ｂ、給電部６とからなる変調電極とを備え、４段の電界印加部４ａ、５ａは周期的に互いに離間して配置され、それらの間は位相調整部４ｂ、５ｂによってそれぞれ接続されている。変調電極全体が変調信号の周波数において共振器となるように構成され、１段目と３段目の電界印加部で同相の電界となり、２段目と４段目の電界印加部で逆相の反転電界となるように、位相調整部のスロット線路長が調整され、電界印加部４ａ、５ａの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【解決手段】 基板２と、マッハツェンダー型光導波路３と、スロット線路で構成された電界印加部４ａ、５ａ、位相調整部４ｂ、５ｂ、給電部６とからなる変調電極とを備え、４段の電界印加部４ａ、５ａは周期的に互いに離間して配置され、それらの間は位相調整部４ｂ、５ｂによってそれぞれ接続されている。変調電極全体が変調信号の周波数において共振器となるように構成され、１段目と３段目の電界印加部で同相の電界となり、２段目と４段目の電界印加部で逆相の反転電界となるように、位相調整部のスロット線路長が調整され、電界印加部４ａ、５ａの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調や光のスイッチングを行う光変調器に関し、特に光導波路を用いた導波路型光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送の再送信やネットワークの柔軟性を高める目的で、無線信号をそのまま光伝送する用途が広がっている。この場合、電源設備の不要化や、雷害、ノイズ対策などの理由で、無線電波の受信点から無給電で信号を受信伝送することが望まれることがある。このためには、受信電波のエネルギーだけで光変調を行うために、高速、高効率の光変調器が要求される。
【０００３】
従来、マイクロ波帯などの超高周波域での高効率の光変調器は、導波路型光変調器で実現されている。このような導波路型光変調器としては、（１）通常の光通信システムで用いられている進行波型光変調器、（２）外付けの共振回路と組み合わせた分割型電極による光変調器（例えば、非特許文献１参照）、（３）共振型電極による光変調器（例えば、特許文献１参照）、などが知られている。
【０００４】
上記（１）の進行波型光変調器は、変調波と光波との速度整合を取ることにより広帯域特性を有し、電極長を大きくして低電圧動作可能な光変調器が実現され、光通信用として実用化されている。しかし、上述したような無給電で光変調する用途には十分でなく、また、電極間容量が大きいため、外付けの共振回路を付加することができない。
【０００５】
上記（２）の光変調器方式では、光の通過時間の制限により電極長を短くする必要があるが、分割電極構造により電極間容量を小さくして共振回路の付加を可能とすることにより、印加電圧を大きくして高効率化している。また、上記（３）の共振電極型では、電極を変調波に対して共振器構造とすることにより、光導波路に印加される電圧を増大させ高効率化している。（２），（３）の方式とも帯域は狭いが、無線電波信号の伝送では狭帯域でも使用できる。
【０００６】
しかし、（２），（３）の方式でも、マイクロ波帯のように数ＧＨｚ以上の高周波域では、光波の通過時間による制限のため、有効な電極長がさらに小さくなり、変調効率が低下していた。
【０００７】
そこで、光導波路中の変調された光波の速度に整合させて複数の共振電極を周期的に配置する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。この方法では、共振電極の数だけ変調効率を増大させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５９２２４５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌Ｃ，Vol.J89-C，No.11，pp.925-932
【非特許文献２】電子情報通信学会 信学技報OPE2004-222
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の非特許文献２の方式では、独立に一定の周期で配置された複数の共振電極に印加するマイクロ波の位相を同相となるよう調整する必要があり、共振電極の外部における位相調整のための手段が必要となること、また、共振電極単体の長さに対して共振電極が配置される周期が大きいため、光導波路中の光波に対するマイクロ波の作用長を大きくできなく、変調効率が十分でないことなどの問題がある。
【００１１】
この場合、変調効率改善のため多くの共振電極を配置しようとすると、それらの間の位相調整の手段がさらに複雑化することになる。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でマイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することが可能な導波路型光変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、電気光学効果を有する材料からなる基板と、該基板上に形成された入力光導波路、該入力光導波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、および該２本の位相シフト光導波路が合流する出力光導波路とを有する光導波路と、前記基板上に配置された前記位相シフト光導波路に電界を印加するための変調電極と、該変調電極に変調信号を印加する変調信号印加手段とを備え、前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して該位相シフト光導波路の近傍に配置された複数の電界印加部と、互いに隣接する前記電界印加部間を接続する位相調整部とを有し、前記変調信号の周波数において、前記電界印加部と前記位相調整部とが全体として共振するように構成されている導波路型光変調器が提供される。
【００１４】
ここで、前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するように形成されていてもよい。
【００１５】
この場合、前記複数の電界印加部は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐは、Ｐ＝ｃ／２ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることが望ましい。
【００１６】
また、前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに同相となるように形成されていてもよい。
【００１７】
この場合、前記複数の電界印加部は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐは、Ｐ＝ｃ／ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることが望ましい。
【００１８】
また、前記電界印加部および前記位相調整部はスロット線路またはコプレーナ線路により構成されていてもよく、前記位相調整部は前記位相シフト光導波路から離間して配置されたスロット線路またはコプレーナ線路を有していてもよい。
【００１９】
また、前記変調電極は前記変調信号印加手段に接続される給電部を有し、該給電部と前記電界印加部または位相調整部との境界部、および前記電界印加部または位相調整部の終端部において前記変調信号が反射を生じることにより、前記変調電極が前記変調信号の周波数において全体として共振するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の導波路型光変調器では、上記のように、電界印加部と位相調整部とが一体となって変調電極を構成し、かつ、その変調電極が変調周波数において全体として共振し、さらに、互いに隣接する電界印加部により各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するか、または互いに同相となるような共振モードを使用することにより、変調電極の外部における位相調整のための手段が不要となる。
【００２１】
また、互いに隣接する電界印加部により各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するように構成した場合、位相シフト光導波路近傍に位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して配置される電界印加部の周期は上記非特許文献２に記載の導波路型光変調器に比べて半分とできるため、光導波路中の光波に対するマイクロ波の作用長を従来に比べて２倍とすることができ、より高い変調効率が得られる。
【００２２】
以上のように、本発明の導波路型光変調器によれば、簡単な構成でマイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図２】図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】（ａ）本発明の第２の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図４】（ａ）本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る導波路型光変調器を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図５】図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２６】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための構造や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図、図２は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
図１、図２に示すように第１の実施の形態に係る導波路型光変調器１は、基板２と、マッハツェンダー型光導波路３（以下、単に光導波路３ということもある）と、バッファ層１０と、電界印加部４ａ、５ａ、位相調整部４ｂ、５ｂ、給電部６とからなる変調電極と、変調信号入力端子８とを備える。
【００２９】
基板２は、電気光学効果を有するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）からなる。第１の実施の形態では、ＬｉＮｂＯ３のＸカット基板を用いる。
【００３０】
光導波路３は、基板２の上面側にＴｉ拡散により形成され、入力光導波路３ａと、この入力光導波路３ａから分岐した２本の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃと、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃが合流した出力光導波路３ｄとを有する。位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向の中央部分は互いに平行であり、この中央部分の間隔は２０〜５０μｍ程度である。
【００３１】
バッファ層１０は、基板２上に形成されるＳｉＯ２からなる厚さ１００〜３０００ｎｍ程度の層であり、光導波路３を伝搬する光の一部が、変調電極によって吸収されることを防止する等の目的で設けられるものである。
【００３２】
変調電極の電界印加部４ａ、５ａ、位相調整部４ｂ、５ｂは、電界印加部４ａと位相調整部４ｂを構成する第１のスロット線路と電界印加部５ａと位相調整部５ｂを構成する第２のスロット線路の２つのスロット線路からなり、それらのスロット線路はそれぞれ給電部６のスロット線路に接続されている。
【００３３】
電界印加部４ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｃが位置し、電界印加部５ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｂが位置するように配置される。
【００３４】
この電界印加部４ａ、５ａは、図２に示すように、それぞれ位相シフト光導波路３ｃ，３ｂにＺ軸方向の互いに逆向きの電界Ｅｚを印加するためのものである。
【００３５】
すなわち、電界印加部４ａを構成する第１のスロット線路と電界印加部５ａを構成する第２のスロット線路の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに挟まれる部分の電極を変調信号を印加する共通電極とし、それらの対向側を接地電極とすることにより、位相シフト光導波路３ｃに印加される電界の方向と、位相シフト光導波路３ｂに印加される電界の方向とが反対方向になる。
【００３６】
スロット線路は金（Ａｕ）等の導電性材料からなり、バッファ層１０を介して基板２上に設けられている。
【００３７】
図１に示すように、４段の電界印加部４ａ、５ａが位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に周期的に互いに離間して配置されており、それらの間は位相調整部４ｂ、５ｂによってそれぞれ接続されている。
【００３８】
変調電極は、給電部６と初段の電界印加部４ａ、５ａとの境界部においてそのインピーダンスが異なることにより変調信号の反射が生じ、さらに４段目の電界印加部４ａ、５ａの終端部７が開放端となることにより変調信号の反射が生じるように構成され、電界印加部４ａと位相調整部４ｂとが全体として変調信号の周波数において共振器となるように構成されている。
【００３９】
この場合の共振モードは、１段目と３段目の電界印加部で同相の電界となり、２段目と４段目の電界印加部でそれらの逆相の反転電界となるように、位相調整部のスロット線路長が調整されている。このため、位相調整部４ｂ、５ｂは、位相シフト光導波路３ｃ、３ｄから離間する方向に配置され、その離間距離などの長さでスロット線路長が調整されている。
【００４０】
また、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における電界印加部４ａ、４ｂの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【００４１】
上記のように構成された導波路型光変調器１において、導波路型光変調器１の入力光導波路３ａの入射口から、図示しない光源からの光を光導波路３に導入し、変調信号入力端子８により変調電極に変調信号を印加すると、上述のように電界印加部４ａ、４ｂにより、２本の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに、Ｚ軸方向に互いに逆向きの電界が印加される。
【００４２】
これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃにおける電気光学効果による屈折率変化の方向が互いに逆向きとなり、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの伝搬光に互いに逆向きの位相シフトが生じ、この伝搬光が出力光導波路３ｄへの合流時に干渉して光強度が変調される。
【００４３】
ここで、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、真空中での光速をｃとすると、変調された光は位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ中をｃ／ｎの速度で進行する。したがって、ある時点でみると、変調信号の周波数ｆで変調された光は、図１（ｂ）に示すように、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ中では光伝搬方向にΛ＝ｃ／ｎｆの周期で位相シフト量が変化しており、Λ／２＝ｃ／２ｎｆの周期で位相シフト量が反転していることになる。具体的な数値例としては、等価屈折率ｎ＝２．１５、変調信号の周波数ｆ＝１０ＧＨｚとしたとき、Λ＝１４ｍｍとなる。
【００４４】
第１の実施の形態に係る導波路型光変調器１では、互いに離間した電界印加部の中心間距離Ｐを、Ｐ＝Λ／２＝ｃ／２ｎｆとなるように配置している。これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して、変調電極への印加電界により加算的に位相シフトを与えることができるので、実効的な変調電極長が長くなり、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００４５】
この場合、変調効率の周波数特性はＰ＝Λ／２＝ｃ／２ｎｆを満たす周波数ｆの付近を中心におおよそガウス分布に近い特性となっており、電界印加部の段数が増加するに従って変調効率のピークはｆより小さい値からｆに近づいて行き、変調可能な周波数帯域幅も電界印加部の段数が増加するに従って狭くなる。
【００４６】
また、位相シフト光導波路上に占める電界印加部と位相調整部の比率にも依存する。すなわち、電界印加部の段数が２段のとき、変調効率がピークとなる周波数および変調可能周波数が上記ｆの値に対して最も低周波側となり、例えば、電界印加部に対する位相調整部の比率を０．２〜１としたとき、０．４ｆ〜１．３ｆ程度の周波数であれば電界印加部が１段の場合よりも高い変調効率が得られる。
【００４７】
同様に、電界印加部の段数を５段以上としたときは、段数の増加に従って変調効率のピーク値は大きくなるが、１段の場合より高い効率が得られる変調可能帯域は０．７〜１．２５ｆ程度となる。
【００４８】
［第２の実施の形態］
図３（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００４９】
図３に示す第２の実施の形態の導波路型光変調器２０は、変調電極の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に周期的に互いに離間して配置された電界印加部の配置の周期を図１に示す導波路型光変調器１に対し２倍とした構成である。
【００５０】
ＸカットＬｉＮｂＯ３基板を基板２として用いること、電界印加部４ａと位相調整部４ｂを構成する第１のスロット線路と電界印加部５ａと位相調整部５ｂを構成する第２のスロット線路の２つのスロット線路からなり、それらのスロット線路はそれぞれ給電部６のスロット線路に接続されていること、電界印加部４ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｃが位置し、電界印加部５ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｂが位置するように配置されることなどは導波路型光変調器１と同様である。
【００５１】
但し、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における電界印加部４ａ、５ａの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／ｎｆとなるように配置されている。
【００５２】
また、導波路型光変調器１と同様に、電界印加部と位相調整部とが全体として変調信号の周波数において共振器となるように構成されているが、導波路型光変調器１と異なり、この場合の共振モードは、１段目から４段目のすべての電界印加部で同相の電界となるように、位相調整部のスロット線路長が調整されている。
【００５３】
このようにしても、導波路型光変調器１と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して加算的に位相シフトを与えることができ、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００５４】
導波路型光変調器２０は電界印加部が配置される周期が導波路型光変調器１に比べ大きいため、光導波路中の光波に対するマイクロ波の作用長は導波路型光変調器１に比べ小さく、変調効率も小さいが、従来の光変調器に比べて構成が簡単で位相調整の手段が不要になるという利点がある。
【００５５】
［第３の実施の形態］
図４（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図、図５は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００５６】
図４、図５に示す第３の実施の形態に係る導波路型光変調器３０は、図１に示す導波路型光変調器１に対し、基板をＬｉＮｂＯ３のＺカット基板である基板３２に置き換え、変調電極を構成する電界印加部１４、位相調整部１５、給電部１６をコプレーナ線路に置き換えた構成である。
【００５７】
導波路型光変調器３０では、基板３２がＺカット基板であるため、電界印加部１４において印加電界がＺ軸方向に印加されるように、コプレーナ線路の信号電極１４ａは位相シフト光導波路３ｂ上に配置され、その両側の接地電極の一方の端部１４ｂが位相シフト光導波路３ｃ上に配置される。
【００５８】
これにより、位相シフト光導波路３ｃに印加される電界の方向と、位相シフト光導波路３ｂに印加される電界の方向とが反対方向になる。
【００５９】
導波路型光変調器３０においても４段の電界印加部１４が位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に周期的に互いに離間して配置されており、それらの間は位相調整部１５によってそれぞれ接続されている。
【００６０】
変調電極は、給電部１６と初段の電界印加部１４との境界部においてそのインピーダンスが異なることにより変調信号の反射が生じ、さらに４段目の電界印加部１４の終端部１７が短絡端となることにより変調信号の反射が生じるように構成され、電界印加部１４と位相調整部１５とが全体として変調信号の周波数において共振器となるように構成されている。
【００６１】
この場合の共振モードは、１段目と３段目の電界印加部で同相の電界となり、２段目と４段目の電界印加部でそれらの逆相の反転電界となるように、位相調整部のコプレーナ線路長が調整されている。
【００６２】
このため、位相調整部１５は、位相シフト光導波路３ｃ、３ｄから離間する方向に配置され、その離間距離などの長さでコプレーナ線路長が調整されている。
【００６３】
また、導波路型光変調器１と同様に位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における電界印加部１４ａの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されており、これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して、変調電極への印加電界により加算的に位相シフトを与えることができるので、実効的な変調電極長が長くなり、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００６４】
［その他の実施の形態］
上記のように、本発明は第１、第２および第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。
【００６５】
この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００６６】
例えば、上記第１、第２および第３の実施の形態においては、電界印加部の段数が４段の例について説明したが、電界印加部の段数は２段、３段および４段以上であってもよい。電界印加部の段数の増加に伴って変調効率は高くなる。
【００６７】
また、上記の実施の形態においては、電界印加部や位相調整部をスロット線路やコプレーナ線路で構成した例について説明したが、他のマイクロ波線路を用いることができる。
【００６８】
給電部、電界印加部、位相調整部で互いに異なるマイクロ波線路を用いることも可能である。変調電極を共振器として機能させる手段についても、上記の実施の形態以外のインピーダンスの不連続構造を反射点として用いることも可能である。
【００６９】
電界印加部や位相調整部への変調信号の給電方法なども公知のマイクロ波の結合方法を利用した手段が可能である。
【００７０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１，２０、３０…導波路型光変調器
２，３２…基板
３…マッハツェンダー型光導波路（光導波路）
３ａ…入力光導波路
３ｂ，３ｃ…位相シフト光導波路
３ｄ…出力光導波路
４ａ、５ａ、１４ 電界印加部
４ｂ、５ｂ、１５ 位相調整部
６、１６ 給電部
７、１７ 終端部
８ 信号入力端子
１０…バッファ層
１４ａ 信号電極
１４ｂ 接地電極の一方の端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調や光のスイッチングを行う光変調器に関し、特に光導波路を用いた導波路型光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送の再送信やネットワークの柔軟性を高める目的で、無線信号をそのまま光伝送する用途が広がっている。この場合、電源設備の不要化や、雷害、ノイズ対策などの理由で、無線電波の受信点から無給電で信号を受信伝送することが望まれることがある。このためには、受信電波のエネルギーだけで光変調を行うために、高速、高効率の光変調器が要求される。
【０００３】
従来、マイクロ波帯などの超高周波域での高効率の光変調器は、導波路型光変調器で実現されている。このような導波路型光変調器としては、（１）通常の光通信システムで用いられている進行波型光変調器、（２）外付けの共振回路と組み合わせた分割型電極による光変調器（例えば、非特許文献１参照）、（３）共振型電極による光変調器（例えば、特許文献１参照）、などが知られている。
【０００４】
上記（１）の進行波型光変調器は、変調波と光波との速度整合を取ることにより広帯域特性を有し、電極長を大きくして低電圧動作可能な光変調器が実現され、光通信用として実用化されている。しかし、上述したような無給電で光変調する用途には十分でなく、また、電極間容量が大きいため、外付けの共振回路を付加することができない。
【０００５】
上記（２）の光変調器方式では、光の通過時間の制限により電極長を短くする必要があるが、分割電極構造により電極間容量を小さくして共振回路の付加を可能とすることにより、印加電圧を大きくして高効率化している。また、上記（３）の共振電極型では、電極を変調波に対して共振器構造とすることにより、光導波路に印加される電圧を増大させ高効率化している。（２），（３）の方式とも帯域は狭いが、無線電波信号の伝送では狭帯域でも使用できる。
【０００６】
しかし、（２），（３）の方式でも、マイクロ波帯のように数ＧＨｚ以上の高周波域では、光波の通過時間による制限のため、有効な電極長がさらに小さくなり、変調効率が低下していた。
【０００７】
そこで、光導波路中の変調された光波の速度に整合させて複数の共振電極を周期的に配置する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。この方法では、共振電極の数だけ変調効率を増大させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５９２２４５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌Ｃ，Vol.J89-C，No.11，pp.925-932
【非特許文献２】電子情報通信学会 信学技報OPE2004-222
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の非特許文献２の方式では、独立に一定の周期で配置された複数の共振電極に印加するマイクロ波の位相を同相となるよう調整する必要があり、共振電極の外部における位相調整のための手段が必要となること、また、共振電極単体の長さに対して共振電極が配置される周期が大きいため、光導波路中の光波に対するマイクロ波の作用長を大きくできなく、変調効率が十分でないことなどの問題がある。
【００１１】
この場合、変調効率改善のため多くの共振電極を配置しようとすると、それらの間の位相調整の手段がさらに複雑化することになる。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でマイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することが可能な導波路型光変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、電気光学効果を有する材料からなる基板と、該基板上に形成された入力光導波路、該入力光導波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、および該２本の位相シフト光導波路が合流する出力光導波路とを有する光導波路と、前記基板上に配置された前記位相シフト光導波路に電界を印加するための変調電極と、該変調電極に変調信号を印加する変調信号印加手段とを備え、前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して該位相シフト光導波路の近傍に配置された複数の電界印加部と、互いに隣接する前記電界印加部間を接続する位相調整部とを有し、前記変調信号の周波数において、前記電界印加部と前記位相調整部とが全体として共振するように構成されている導波路型光変調器が提供される。
【００１４】
ここで、前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するように形成されていてもよい。
【００１５】
この場合、前記複数の電界印加部は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐは、Ｐ＝ｃ／２ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることが望ましい。
【００１６】
また、前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに同相となるように形成されていてもよい。
【００１７】
この場合、前記複数の電界印加部は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐは、Ｐ＝ｃ／ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることが望ましい。
【００１８】
また、前記電界印加部および前記位相調整部はスロット線路またはコプレーナ線路により構成されていてもよく、前記位相調整部は前記位相シフト光導波路から離間して配置されたスロット線路またはコプレーナ線路を有していてもよい。
【００１９】
また、前記変調電極は前記変調信号印加手段に接続される給電部を有し、該給電部と前記電界印加部または位相調整部との境界部、および前記電界印加部または位相調整部の終端部において前記変調信号が反射を生じることにより、前記変調電極が前記変調信号の周波数において全体として共振するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の導波路型光変調器では、上記のように、電界印加部と位相調整部とが一体となって変調電極を構成し、かつ、その変調電極が変調周波数において全体として共振し、さらに、互いに隣接する電界印加部により各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するか、または互いに同相となるような共振モードを使用することにより、変調電極の外部における位相調整のための手段が不要となる。
【００２１】
また、互いに隣接する電界印加部により各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するように構成した場合、位相シフト光導波路近傍に位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して配置される電界印加部の周期は上記非特許文献２に記載の導波路型光変調器に比べて半分とできるため、光導波路中の光波に対するマイクロ波の作用長を従来に比べて２倍とすることができ、より高い変調効率が得られる。
【００２２】
以上のように、本発明の導波路型光変調器によれば、簡単な構成でマイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図２】図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】（ａ）本発明の第２の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図４】（ａ）本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る導波路型光変調器を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図５】図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２６】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための構造や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図、図２は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
図１、図２に示すように第１の実施の形態に係る導波路型光変調器１は、基板２と、マッハツェンダー型光導波路３（以下、単に光導波路３ということもある）と、バッファ層１０と、電界印加部４ａ、５ａ、位相調整部４ｂ、５ｂ、給電部６とからなる変調電極と、変調信号入力端子８とを備える。
【００２９】
基板２は、電気光学効果を有するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）からなる。第１の実施の形態では、ＬｉＮｂＯ３のＸカット基板を用いる。
【００３０】
光導波路３は、基板２の上面側にＴｉ拡散により形成され、入力光導波路３ａと、この入力光導波路３ａから分岐した２本の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃと、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃが合流した出力光導波路３ｄとを有する。位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向の中央部分は互いに平行であり、この中央部分の間隔は２０〜５０μｍ程度である。
【００３１】
バッファ層１０は、基板２上に形成されるＳｉＯ２からなる厚さ１００〜３０００ｎｍ程度の層であり、光導波路３を伝搬する光の一部が、変調電極によって吸収されることを防止する等の目的で設けられるものである。
【００３２】
変調電極の電界印加部４ａ、５ａ、位相調整部４ｂ、５ｂは、電界印加部４ａと位相調整部４ｂを構成する第１のスロット線路と電界印加部５ａと位相調整部５ｂを構成する第２のスロット線路の２つのスロット線路からなり、それらのスロット線路はそれぞれ給電部６のスロット線路に接続されている。
【００３３】
電界印加部４ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｃが位置し、電界印加部５ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｂが位置するように配置される。
【００３４】
この電界印加部４ａ、５ａは、図２に示すように、それぞれ位相シフト光導波路３ｃ，３ｂにＺ軸方向の互いに逆向きの電界Ｅｚを印加するためのものである。
【００３５】
すなわち、電界印加部４ａを構成する第１のスロット線路と電界印加部５ａを構成する第２のスロット線路の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに挟まれる部分の電極を変調信号を印加する共通電極とし、それらの対向側を接地電極とすることにより、位相シフト光導波路３ｃに印加される電界の方向と、位相シフト光導波路３ｂに印加される電界の方向とが反対方向になる。
【００３６】
スロット線路は金（Ａｕ）等の導電性材料からなり、バッファ層１０を介して基板２上に設けられている。
【００３７】
図１に示すように、４段の電界印加部４ａ、５ａが位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に周期的に互いに離間して配置されており、それらの間は位相調整部４ｂ、５ｂによってそれぞれ接続されている。
【００３８】
変調電極は、給電部６と初段の電界印加部４ａ、５ａとの境界部においてそのインピーダンスが異なることにより変調信号の反射が生じ、さらに４段目の電界印加部４ａ、５ａの終端部７が開放端となることにより変調信号の反射が生じるように構成され、電界印加部４ａと位相調整部４ｂとが全体として変調信号の周波数において共振器となるように構成されている。
【００３９】
この場合の共振モードは、１段目と３段目の電界印加部で同相の電界となり、２段目と４段目の電界印加部でそれらの逆相の反転電界となるように、位相調整部のスロット線路長が調整されている。このため、位相調整部４ｂ、５ｂは、位相シフト光導波路３ｃ、３ｄから離間する方向に配置され、その離間距離などの長さでスロット線路長が調整されている。
【００４０】
また、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における電界印加部４ａ、４ｂの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【００４１】
上記のように構成された導波路型光変調器１において、導波路型光変調器１の入力光導波路３ａの入射口から、図示しない光源からの光を光導波路３に導入し、変調信号入力端子８により変調電極に変調信号を印加すると、上述のように電界印加部４ａ、４ｂにより、２本の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに、Ｚ軸方向に互いに逆向きの電界が印加される。
【００４２】
これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃにおける電気光学効果による屈折率変化の方向が互いに逆向きとなり、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの伝搬光に互いに逆向きの位相シフトが生じ、この伝搬光が出力光導波路３ｄへの合流時に干渉して光強度が変調される。
【００４３】
ここで、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、真空中での光速をｃとすると、変調された光は位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ中をｃ／ｎの速度で進行する。したがって、ある時点でみると、変調信号の周波数ｆで変調された光は、図１（ｂ）に示すように、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ中では光伝搬方向にΛ＝ｃ／ｎｆの周期で位相シフト量が変化しており、Λ／２＝ｃ／２ｎｆの周期で位相シフト量が反転していることになる。具体的な数値例としては、等価屈折率ｎ＝２．１５、変調信号の周波数ｆ＝１０ＧＨｚとしたとき、Λ＝１４ｍｍとなる。
【００４４】
第１の実施の形態に係る導波路型光変調器１では、互いに離間した電界印加部の中心間距離Ｐを、Ｐ＝Λ／２＝ｃ／２ｎｆとなるように配置している。これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して、変調電極への印加電界により加算的に位相シフトを与えることができるので、実効的な変調電極長が長くなり、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００４５】
この場合、変調効率の周波数特性はＰ＝Λ／２＝ｃ／２ｎｆを満たす周波数ｆの付近を中心におおよそガウス分布に近い特性となっており、電界印加部の段数が増加するに従って変調効率のピークはｆより小さい値からｆに近づいて行き、変調可能な周波数帯域幅も電界印加部の段数が増加するに従って狭くなる。
【００４６】
また、位相シフト光導波路上に占める電界印加部と位相調整部の比率にも依存する。すなわち、電界印加部の段数が２段のとき、変調効率がピークとなる周波数および変調可能周波数が上記ｆの値に対して最も低周波側となり、例えば、電界印加部に対する位相調整部の比率を０．２〜１としたとき、０．４ｆ〜１．３ｆ程度の周波数であれば電界印加部が１段の場合よりも高い変調効率が得られる。
【００４７】
同様に、電界印加部の段数を５段以上としたときは、段数の増加に従って変調効率のピーク値は大きくなるが、１段の場合より高い効率が得られる変調可能帯域は０．７〜１．２５ｆ程度となる。
【００４８】
［第２の実施の形態］
図３（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００４９】
図３に示す第２の実施の形態の導波路型光変調器２０は、変調電極の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に周期的に互いに離間して配置された電界印加部の配置の周期を図１に示す導波路型光変調器１に対し２倍とした構成である。
【００５０】
ＸカットＬｉＮｂＯ３基板を基板２として用いること、電界印加部４ａと位相調整部４ｂを構成する第１のスロット線路と電界印加部５ａと位相調整部５ｂを構成する第２のスロット線路の２つのスロット線路からなり、それらのスロット線路はそれぞれ給電部６のスロット線路に接続されていること、電界印加部４ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｃが位置し、電界印加部５ａにおいてはそのスロットの中央に位相シフト光導波路３ｂが位置するように配置されることなどは導波路型光変調器１と同様である。
【００５１】
但し、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における電界印加部４ａ、５ａの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／ｎｆとなるように配置されている。
【００５２】
また、導波路型光変調器１と同様に、電界印加部と位相調整部とが全体として変調信号の周波数において共振器となるように構成されているが、導波路型光変調器１と異なり、この場合の共振モードは、１段目から４段目のすべての電界印加部で同相の電界となるように、位相調整部のスロット線路長が調整されている。
【００５３】
このようにしても、導波路型光変調器１と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して加算的に位相シフトを与えることができ、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００５４】
導波路型光変調器２０は電界印加部が配置される周期が導波路型光変調器１に比べ大きいため、光導波路中の光波に対するマイクロ波の作用長は導波路型光変調器１に比べ小さく、変調効率も小さいが、従来の光変調器に比べて構成が簡単で位相調整の手段が不要になるという利点がある。
【００５５】
［第３の実施の形態］
図４（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る導波路型光変調器を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す導波路型光変調器の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図、図５は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００５６】
図４、図５に示す第３の実施の形態に係る導波路型光変調器３０は、図１に示す導波路型光変調器１に対し、基板をＬｉＮｂＯ３のＺカット基板である基板３２に置き換え、変調電極を構成する電界印加部１４、位相調整部１５、給電部１６をコプレーナ線路に置き換えた構成である。
【００５７】
導波路型光変調器３０では、基板３２がＺカット基板であるため、電界印加部１４において印加電界がＺ軸方向に印加されるように、コプレーナ線路の信号電極１４ａは位相シフト光導波路３ｂ上に配置され、その両側の接地電極の一方の端部１４ｂが位相シフト光導波路３ｃ上に配置される。
【００５８】
これにより、位相シフト光導波路３ｃに印加される電界の方向と、位相シフト光導波路３ｂに印加される電界の方向とが反対方向になる。
【００５９】
導波路型光変調器３０においても４段の電界印加部１４が位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に周期的に互いに離間して配置されており、それらの間は位相調整部１５によってそれぞれ接続されている。
【００６０】
変調電極は、給電部１６と初段の電界印加部１４との境界部においてそのインピーダンスが異なることにより変調信号の反射が生じ、さらに４段目の電界印加部１４の終端部１７が短絡端となることにより変調信号の反射が生じるように構成され、電界印加部１４と位相調整部１５とが全体として変調信号の周波数において共振器となるように構成されている。
【００６１】
この場合の共振モードは、１段目と３段目の電界印加部で同相の電界となり、２段目と４段目の電界印加部でそれらの逆相の反転電界となるように、位相調整部のコプレーナ線路長が調整されている。
【００６２】
このため、位相調整部１５は、位相シフト光導波路３ｃ、３ｄから離間する方向に配置され、その離間距離などの長さでコプレーナ線路長が調整されている。
【００６３】
また、導波路型光変調器１と同様に位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における電界印加部１４ａの配置の周期Ｐは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されており、これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して、変調電極への印加電界により加算的に位相シフトを与えることができるので、実効的な変調電極長が長くなり、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００６４】
［その他の実施の形態］
上記のように、本発明は第１、第２および第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。
【００６５】
この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００６６】
例えば、上記第１、第２および第３の実施の形態においては、電界印加部の段数が４段の例について説明したが、電界印加部の段数は２段、３段および４段以上であってもよい。電界印加部の段数の増加に伴って変調効率は高くなる。
【００６７】
また、上記の実施の形態においては、電界印加部や位相調整部をスロット線路やコプレーナ線路で構成した例について説明したが、他のマイクロ波線路を用いることができる。
【００６８】
給電部、電界印加部、位相調整部で互いに異なるマイクロ波線路を用いることも可能である。変調電極を共振器として機能させる手段についても、上記の実施の形態以外のインピーダンスの不連続構造を反射点として用いることも可能である。
【００６９】
電界印加部や位相調整部への変調信号の給電方法なども公知のマイクロ波の結合方法を利用した手段が可能である。
【００７０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１，２０、３０…導波路型光変調器
２，３２…基板
３…マッハツェンダー型光導波路（光導波路）
３ａ…入力光導波路
３ｂ，３ｃ…位相シフト光導波路
３ｄ…出力光導波路
４ａ、５ａ、１４ 電界印加部
４ｂ、５ｂ、１５ 位相調整部
６、１６ 給電部
７、１７ 終端部
８ 信号入力端子
１０…バッファ層
１４ａ 信号電極
１４ｂ 接地電極の一方の端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する材料からなる基板と、
該基板上に形成された入力光導波路、該入力光導波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、および該２本の位相シフト光導波路が合流した出力光導波路を有する光導波路と、
前記基板上に配置された前記位相シフト光導波路に電界を印加するための変調電極と、
該変調電極に変調信号を印加する変調信号印加手段とを備え、
前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して該位相シフト光導波路の近傍に配置された複数の電界印加部と、互いに隣接する前記電界印加部間を接続する位相調整部とを有し、
前記変調信号の周波数において、前記電界印加部と前記位相調整部とが全体として共振するように構成されていることを特徴とする導波路型光変調器。
【請求項２】
前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光変調器。
【請求項３】
前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐ１が、Ｐ１＝ｃ／２ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の導波路型光変調器。
【請求項４】
前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに同相となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光変調器。
【請求項５】
前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐ２が、Ｐ２＝ｃ／ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の導波路型光変調器。
【請求項６】
前記電界印加部および前記位相調整部はスロット線路またはコプレーナ線路により構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の導波路型光変調器。
【請求項７】
前記位相調整部は前記位相シフト光導波路から離間して配置されたスロット線路またはコプレーナ線路を有することを特徴とする請求項６に記載の導波路型光変調器。
【請求項８】
前記変調電極は前記変調信号印加手段に接続される給電部を有し、該給電部と前記電界印加部または位相調整部との境界部、および前記電界印加部または位相調整部の終端部において前記変調信号が反射を生じることにより、前記電界印加部と前記位相調整部とが前記変調信号の周波数において全体として共振するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載の導波路型光変調器。
【請求項１】
電気光学効果を有する材料からなる基板と、
該基板上に形成された入力光導波路、該入力光導波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、および該２本の位相シフト光導波路が合流した出力光導波路を有する光導波路と、
前記基板上に配置された前記位相シフト光導波路に電界を印加するための変調電極と、
該変調電極に変調信号を印加する変調信号印加手段とを備え、
前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して該位相シフト光導波路の近傍に配置された複数の電界印加部と、互いに隣接する前記電界印加部間を接続する位相調整部とを有し、
前記変調信号の周波数において、前記電界印加部と前記位相調整部とが全体として共振するように構成されていることを特徴とする導波路型光変調器。
【請求項２】
前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに反転するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光変調器。
【請求項３】
前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐ１が、Ｐ１＝ｃ／２ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の導波路型光変調器。
【請求項４】
前記変調電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに隣接する前記電界印加部により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向が互いに同相となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光変調器。
【請求項５】
前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の電界印加部の中心間距離Ｐ２が、Ｐ２＝ｃ／ｎｆ（但し、ｆ＝0.4ｆ0〜１.3ｆ0）となるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の導波路型光変調器。
【請求項６】
前記電界印加部および前記位相調整部はスロット線路またはコプレーナ線路により構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の導波路型光変調器。
【請求項７】
前記位相調整部は前記位相シフト光導波路から離間して配置されたスロット線路またはコプレーナ線路を有することを特徴とする請求項６に記載の導波路型光変調器。
【請求項８】
前記変調電極は前記変調信号印加手段に接続される給電部を有し、該給電部と前記電界印加部または位相調整部との境界部、および前記電界印加部または位相調整部の終端部において前記変調信号が反射を生じることにより、前記電界印加部と前記位相調整部とが前記変調信号の周波数において全体として共振するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載の導波路型光変調器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４３８２２（Ｐ２０１０−２４３８２２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２８５７（Ｐ２００９−９２８５７）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００１４７３５０）株式会社精工技研 (154)
【出願人】（３０４０３６７４３）国立大学法人宇都宮大学 (209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００１４７３５０）株式会社精工技研 (154)
【出願人】（３０４０３６７４３）国立大学法人宇都宮大学 (209)
【Ｆターム（参考）】
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