Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2013003236A - Optical phase modulator - Google Patents

Optical phase modulator Download PDF

Info

Publication number
JP2013003236A
JP2013003236A JP2011131993A JP2011131993A JP2013003236A JP 2013003236 A JP2013003236 A JP 2013003236A JP 2011131993 A JP2011131993 A JP 2011131993A JP 2011131993 A JP2011131993 A JP 2011131993A JP 2013003236 A JP2013003236 A JP 2013003236A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
phase
waveguide
optical waveguide
modulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011131993A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5795500B2 (en
Inventor
Rei Takahashi
礼 高橋
Koji Yamada
浩治 山田
Seiichi Itabashi
聖一 板橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2011131993A priority Critical patent/JP5795500B2/en
Publication of JP2013003236A publication Critical patent/JP2013003236A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5795500B2 publication Critical patent/JP5795500B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress frequency chirp generated at the time of bit transition in an optical phase modulator.SOLUTION: An optical phase modulator (100) comprises: a branching part (120) that branches an incident optical signal into two; a first modulator arm (130) that includes a first phase shifter (132); a second modulator arm (140) that includes a second phase shifter (142); a combination part (150) that combines a first optical signal transmitted through the first modulator arm with a second optical signal transmitted through the second modulator arm, and outputs the combined optical signal. A loss adjustment part (A) provided in the optical phase modulator (100) makes a transmission loss of the first modulator arm (130) independent of phase shift of the first optical signal due to the first phase shifter (132) and a transmission loss of the second modulator arm (140) independent of phase shift of the second optical signal due to the second phase shifter (142) different from each other.

Description

本発明は、光位相変調器に関し、特にマッハツェンダ干渉型の光位相変調器に関する。   The present invention relates to an optical phase modulator, and more particularly to a Mach-Zehnder interference type optical phase modulator.

近年、超長距離光通信において、更なる伝送容量拡大や周波数利用効率向上に向けて様々な変調フォーマットが研究開発の対象とされている。
位相変調を組み合わせた変調フォーマットは、多値化やコヒーレント検波化を可能にして、伝送の容量と品質の双方に対して大きな変革をもたらすことが期待されており、現実に従来から使用されてきた強度変調から位相変調へシフトがすでに始まっている。
In recent years, in ultra-long-distance optical communications, various modulation formats have been the subject of research and development in order to further expand transmission capacity and improve frequency utilization efficiency.
The modulation format combined with phase modulation is expected to bring about significant changes in both transmission capacity and quality by enabling multi-level and coherent detection, and has been used in the past. A shift from intensity modulation to phase modulation has already begun.

従来の光位相変調器の一例として、図6にマッハツェンダ干渉型位相変調器の構成例を示す。光位相変調器600は、2本の変調器アーム630、640と、入力導波路610から入力される光を分岐して2本の変調器アーム630、640に入力する分岐器620と、これら2本の変調器アーム630、640から入力される光を合波して出力導波路660に出力する結合器650とから構成される。第1の変調器アーム(以下、「上側アーム」ということがある。)630は、直列に接続された導波路631と、位相シフタ632と、導波路633とからなる。同様に、第2の変調器アーム(以下、「下側アーム」ということがある。)640は、直列に接続された導波路641と、位相シフタ642と、導波路643とからなる。   As an example of a conventional optical phase modulator, FIG. 6 shows a configuration example of a Mach-Zehnder interference type phase modulator. The optical phase modulator 600 includes two modulator arms 630 and 640, a branching device 620 that branches light input from the input waveguide 610 and inputs the light to the two modulator arms 630 and 640, It comprises a coupler 650 that combines the light input from the modulator arms 630 and 640 and outputs it to the output waveguide 660. The first modulator arm (hereinafter sometimes referred to as “upper arm”) 630 includes a waveguide 631, a phase shifter 632, and a waveguide 633 that are connected in series. Similarly, the second modulator arm (hereinafter also referred to as “lower arm”) 640 includes a waveguide 641, a phase shifter 642, and a waveguide 643 connected in series.

この位相変調器600では、入力導波路610に入射された光は分岐器620で2本の光に等分されて2本の変調器アームに入力される。上側アーム630に入力された光は、導波路631を伝搬し、位相シフタ632で屈折率変化を受けたのち、導波路633を伝搬して結合器650に入射される。同様に、下側アーム640に入力された光は、導波路641を伝搬し、位相シフタ642で屈折率変化を受けたのち、導波路643を伝搬して結合器650に入射される。
このとき、位相シフタ632は屈折率増加、位相シフタ642は屈折率が減少するように電圧を印加すると(このような動作は「プッシュプル動作」と呼ばれる。)、2つの変調器アーム630、640から、強度は一定で、位相が互いにπ(180°)異なる出力光を出力することができる。このように位相が互いに逆方向に変化する2つの光は、結合器650において干渉し、出力導波路660から光信号として出力される。
In the phase modulator 600, the light incident on the input waveguide 610 is equally divided into two lights by the branching device 620 and inputted to the two modulator arms. The light input to the upper arm 630 propagates through the waveguide 631, undergoes a refractive index change by the phase shifter 632, propagates through the waveguide 633, and enters the coupler 650. Similarly, light input to the lower arm 640 propagates through the waveguide 641, undergoes a refractive index change by the phase shifter 642, propagates through the waveguide 643, and enters the coupler 650.
At this time, when a voltage is applied so that the phase shifter 632 increases the refractive index and the phase shifter 642 decreases the refractive index (this operation is called “push-pull operation”), the two modulator arms 630 and 640 are applied. Therefore, output lights having constant intensities and phases different from each other by π (180 °) can be output. The two lights whose phases change in opposite directions interfere with each other in the coupler 650 and are output from the output waveguide 660 as an optical signal.

図7は、上述したマッハツェンダ干渉型位相変調器の光信号出力が信号“0”(703)と信号“1”(704)との間で遷移している間の、各変調器アームから結合器650に入射される光の強度と位相の変化をIQ平面に表したビット遷移図である。
光信号出力が信号“0”と信号“1”間で遷移している間の各変調器アームにおける光の位相の変化は、第1の変調器アーム111において位相シフトされる光の位相は時計回りに進み、第2の変調器アーム112において位相シフトされる光の位相は反時計回りに進むようにする。すなわち、位相シフタ632によって変調される光信号の軌跡701は反時計回りに0度から180度変化し、位相シフタ642によって変調される光信号の軌跡702は時計回りに0度から180度変化する。
FIG. 7 shows the coupling from each modulator arm to the coupler while the optical signal output of the Mach-Zehnder interferometric phase modulator described above transitions between the signal “0” (703) and the signal “1” (704). 6 is a bit transition diagram showing changes in intensity and phase of light incident on 650 on an IQ plane. FIG.
The change in the phase of the light in each modulator arm during the transition of the optical signal output between the signal “0” and the signal “1” indicates that the phase of the light phase-shifted in the first modulator arm 111 is the clock. The phase of the light phase-shifted in the second modulator arm 112 proceeds counterclockwise. In other words, the locus 701 of the optical signal modulated by the phase shifter 632 changes from 0 degrees to 180 degrees counterclockwise, and the locus 702 of the optical signal modulated by the phase shifter 642 changes from 0 degrees to 180 degrees clockwise. .

例えば、一般的にLiNbO3 変調器などで利用される電気光学効果(ポッケルス効果)を使用した場合、2つの変調器アームの損失は互いに等しいので、位相変調された光信号における信号“0”(703)と信号“1”(704)間の遷移はI軸上のみにおいて行われる。したがって、このようなマッハツェンダ干渉型位相変調器では、ビット遷移時の周波数チャープを抑制できる。
なお、周波数チャープに関する先行技術文献としては、非特許文献1、非特許文献2等がある。
For example, when the electro-optic effect (Pockels effect) that is generally used in a LiNbO 3 modulator or the like is used, the loss of two modulator arms is equal to each other, so that the signal “0” ( 703) and the signal “1” (704) are made only on the I axis. Therefore, in such a Mach-Zehnder interferometric phase modulator, frequency chirp at the time of bit transition can be suppressed.
In addition, as prior art documents regarding frequency chirp, there are Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and the like.

上述した位相変調は、伝送の容量と品質の双方に対して大きな変革をもたらすことが期待される一方で、同時に、高度な変調フォーマットに対応した送受信器がデバイスやシステムの大型化や複雑化、高コスト化につながるおそれがあり、新しい変調フォーマットの実用化へ向けて大きな懸念事項となっている。   While the phase modulation described above is expected to bring about significant changes in both transmission capacity and quality, at the same time, transceivers that support advanced modulation formats will increase the size and complexity of devices and systems. This may lead to higher costs, which is a major concern for the practical application of new modulation formats.

そこで、シリコンに代表されるIV族半導体材料を用いた光・電子デバイスの大規模モノリシック集積技術が注目されている。この技術は、大量生産が可能で、かつ小型化が容易であるなど、優れた利点を有することから、チップ間光インターコネクションに代表される極短距離光通信から中・長距離光通信まで幅広い応用が期待されている。   Therefore, a large-scale monolithic integration technique for optical / electronic devices using group IV semiconductor materials typified by silicon attracts attention. Since this technology has excellent advantages such as mass production and easy miniaturization, it can be used in a wide range from ultrashort-distance optical communication represented by interchip optical interconnection to medium / long-distance optical communication. Application is expected.

例えば、シリコン材料を用いて上述したようなマッハツェンダ干渉型光位相変調器を構成することによって、光位相変調器の小型化を図ることが可能となる。
シリコン材料からマッハツェンダ干渉型光位相変調器を構成する場合、位相シフタ632、642は、軸線方向に沿ってPN接合が形成されたシリコン細線導波路と、このシリコン細線導波路の近傍に設けられ、PN接合にバイアスを与える電極とから構成される。この電極に外部から制御電圧を印加して導波路中のキャリア密度を変化させると、キャリアプラズマ分散効果によって、シリコン細線導波路の屈折率が変化し、通過する光の位相をシフトさせることができる。
For example, it is possible to reduce the size of the optical phase modulator by configuring the above-described Mach-Zehnder interference type optical phase modulator using a silicon material.
When a Mach-Zehnder interference type optical phase modulator is formed from a silicon material, the phase shifters 632 and 642 are provided in the vicinity of the silicon fine wire waveguide in which a PN junction is formed along the axial direction and the silicon fine wire waveguide. And an electrode for applying a bias to the PN junction. When a control voltage is applied to this electrode from outside to change the carrier density in the waveguide, the refractive index of the silicon wire waveguide changes due to the carrier plasma dispersion effect, and the phase of the light passing therethrough can be shifted. .

A. H. Gnauck, P. J. Winzer, Journal of Lightwave Technology, Vol.23, No.1, pp.115-130 (2005)A. H. Gnauck, P. J. Winzer, Journal of Lightwave Technology, Vol.23, No.1, pp.115-130 (2005) F. Koyama, K. Iga, Journal of Lightwave Technology, Vol.6, No.1, pp. 87-93 (1988)F. Koyama, K. Iga, Journal of Lightwave Technology, Vol. 6, No. 1, pp. 87-93 (1988) David J. Lockwood, Lorenzo Pavesi (Eds.), Silicon Photonics II -Components and Integration-, Springer (2010)David J. Lockwood, Lorenzo Pavesi (Eds.), Silicon Photonics II -Components and Integration-, Springer (2010) G. T. Reed, G. Mashanovich, F. Y. Gardes & D. J. Thomson” Silicon optical modulators ” Nature Photonics, August 2010, Volume 4, No 8, pp518 - 526G. T. Reed, G. Mashanovich, F. Y. Gardes & D. J. Thomson ”Silicon optical modulators” Nature Photonics, August 2010, Volume 4, No 8, pp518-526

しかしながら、キャリア密度を変調すると、キャリアプラズマ分散効果によって屈折率変化と吸収率変化とが同時に変調されてしまう。
例えば、シリコン光変調器では、波長1.55 μmにおけるキャリアプラズマ分散効果による屈折率変化と吸収率変化は、キャリア密度の変化に対する屈折率変化と吸収率変化として、経験的に次の式(1)と式(2)でそれぞれ表される(非特許文献4参照)。
However, when the carrier density is modulated, the refractive index change and the absorptance change are simultaneously modulated by the carrier plasma dispersion effect.
For example, in a silicon optical modulator, the refractive index change and the absorptance change due to the carrier plasma dispersion effect at a wavelength of 1.55 μm are empirically expressed as the following formula (1 ) And formula (2), respectively (see Non-Patent Document 4).

ただし、Δnは屈折率変化、Δαは吸収率変化、ΔNeは電子キャリア密度変化、ΔNhは正孔キャリア密度変化である。 Here, Δn is a change in refractive index, Δα is a change in absorptance, ΔN e is a change in electron carrier density, and ΔN h is a change in hole carrier density.

一方、屈折率変化Δnに伴う位相シフトΔφは次の式(3)によって表される。   On the other hand, the phase shift Δφ accompanying the refractive index change Δn is expressed by the following equation (3).

ただし、Lは位相シフタの導波路長、λは波長である。   Here, L is the waveguide length of the phase shifter, and λ is the wavelength.

一方、吸収率変化は、光伝搬損失変化となって表れる(以下、本明細書においては、「光伝搬損失」および「光伝搬損失変化」をそれぞれ「伝搬損失」および「伝搬損失変化」という。)。
なお、本明細書においては、特に断らない限り、「伝搬損失」および「伝搬損失変化」とは、それぞれ単位長さ当たりの伝搬損失および単位長さ当たりの伝搬損失変化を意味するものとする。
On the other hand, the change in absorptance appears as a change in light propagation loss (hereinafter, in this specification, “light propagation loss” and “light propagation loss change” are referred to as “propagation loss” and “propagation loss change”, respectively. ).
In this specification, unless otherwise specified, “propagation loss” and “propagation loss change” mean a propagation loss per unit length and a propagation loss change per unit length, respectively.

上述したように、電気光学効果を利用する従来のマッハツェンダ干渉型光位相変調器においては、ビット遷移時においても2つの変調器アームの伝搬損失は等しい。しかしながら、キャリアプラズマ分散効果を利用するマッハツェンダ干渉型光位相変調器においては、プッシュプル動作を行うべく、一方の位相シフタを順バイアスとし他方の位相シフタを逆バイアスとすると、2つの位相シフタにおけるキャリア密度の変化は、その符号が互いに逆となり、かつその値も不等となる。したがって、ビット遷移時には、式(1)および式(2)に示すように、屈折率変化Δnのみならず伝搬損失変化Δαplasmaまでもが同時に変調されてしまい、しかも、このときの上側アームの伝搬損失変化Δα1,plasmaの変化の方向と、下側アームの伝搬損失変化Δα2,plasmaの変化の方向とは、式(4)および式(5)に表されるように、互いに逆向きとなる。 As described above, in the conventional Mach-Zehnder interference type optical phase modulator using the electro-optic effect, the propagation loss of the two modulator arms is equal even at the time of bit transition. However, in a Mach-Zehnder interferometric optical phase modulator using the carrier plasma dispersion effect, if one phase shifter is forward biased and the other phase shifter is reverse biased to perform push-pull operation, the carrier in the two phase shifters The change in density has opposite signs and unequal values. Therefore, at the time of bit transition, as shown in the equations (1) and (2), not only the refractive index change Δn but also the propagation loss change Δα plasma is simultaneously modulated, and the propagation of the upper arm at this time The direction of change in loss change Δα 1, plasma and the direction of change in propagation loss change Δα 2, plasma in the lower arm are opposite to each other as expressed in equations (4) and (5). Become.

ただし、α1 は上側アームの全伝搬損失、α2 は下側アームの全伝搬損失、α1,prop はキャリアプラズマ分散効果の影響を受けていない状態での上側アームの伝搬損失変化、α2,prop はキャリアプラズマ分散効果の影響を受けていない状態での下側アームの伝搬損失変化、Δα1,plasma は上側アームのキャリアプラズマ分散効果による伝搬損失変化、Δα2,plasma は下側アームのキャリアプラズマ分散効果による伝搬損失変化をそれぞれ示す。 Where α 1 is the total propagation loss of the upper arm, α 2 is the total propagation loss of the lower arm, α 1, prop is the change in the propagation loss of the upper arm without being affected by the carrier plasma dispersion effect, α 2 , prop is the propagation loss change of the lower arm without being affected by the carrier plasma dispersion effect, Δα 1, plasma is the propagation loss change due to the carrier plasma dispersion effect of the upper arm, and Δα 2, plasma is the lower arm propagation effect. Changes in propagation loss due to the carrier plasma dispersion effect are shown.

なお、一般的には上側アームと下側アームとは対称に形成されるので、キャリアプラズマ分散効果の影響を受けていない状態での伝搬損失α1,prop 、α2,prop は、上側アームと下側アームとの間で等しくなり、α1,prop = α2,prop = αprop と表すことができる。 In general, since the upper arm and the lower arm are formed symmetrically, the propagation losses α 1, prop and α 2, prop in the state not affected by the carrier plasma dispersion effect are the same as those of the upper arm. It becomes equal between the lower arm and can be expressed as α 1, prop = α 2, prop = α prop .

2つの位相シフタを有するマッハツェンダ干渉型光位相変調器の出力光の複素電界振幅は次の式(6)で表される。   The complex electric field amplitude of the output light of the Mach-Zehnder interference type optical phase modulator having two phase shifters is expressed by the following equation (6).

ただし、Eout は出力複素電界振幅、aは入力光分岐比率、b は出力光結合比率、Aは入力光電界振幅、Δφ1(t) は上側アームによる位相シフト(第1の位相シフタによる位相シフト)、Δφ2(t) は下側アームによる位相シフト(第2の位相シフタによる位相シフト)、α1(t) は上側アームの伝搬損失、α2(t) は下側アームの伝搬損失、t は時間、L は導波路長である。
なお、キャリアプラズマ分散効果の影響を受けて変化する位相シフトΔφ1(t) 、Δφ2(t) 、および伝搬損失α1(t) 、α2(t) は、時間の関数となるが、本明細書においては、簡単のため、Δφ1 、Δφ2 、α1 、α2 と表す。
Where E out is the output complex electric field amplitude, a is the input optical branching ratio, b is the output optical coupling ratio, A is the input optical electric field amplitude, and Δφ 1 (t) is the phase shift by the upper arm (the phase by the first phase shifter) Shift), Δφ 2 (t) is the phase shift by the lower arm (phase shift by the second phase shifter), α 1 (t) is the propagation loss of the upper arm, and α 2 (t) is the propagation loss of the lower arm. , T is time and L is the waveguide length.
Note that the phase shifts Δφ 1 (t) and Δφ 2 (t) and propagation losses α 1 (t) and α 2 (t) that change under the influence of the carrier plasma dispersion effect are functions of time. In this specification, for the sake of simplicity, they are expressed as Δφ 1 , Δφ 2 , α 1 , and α 2 .

ここで、キャリアプラズマ分散効果を利用するマッハツェンダ干渉型位相変調器について、ビット遷移時に各変調器アームからそれぞれ出力される光信号の強度および位相の変化をIQ平面におけるビット遷移図を図8Aに示す。すると、位相シフタ632によって変調され第1の変調器アーム630から出力される光信号の位相が、軌跡801に示すように、反時計回りに0度から180度変化し、位相シフタ642によって変調され第2の変調器アーム640から出力される光信号の位相が、軌跡802に示すように、時計回りに0度から180度変化するようにしても、式(2)ならびに式(4)および式(5)からもわかるように、位相シフタ632では伝搬損失α1 が減少するために第1の変調器アーム630から出力される光信号の振幅は大きくなり(軌跡801)、位相シフタ642では伝搬損失α2 が増加するために第2の変調器アーム640から出力される光信号の振幅は小さくなる(軌跡802)。 Here, regarding the Mach-Zehnder interferometric phase modulator using the carrier plasma dispersion effect, FIG. 8A shows a bit transition diagram on the IQ plane showing changes in the intensity and phase of the optical signal output from each modulator arm at the time of bit transition. . Then, the phase of the optical signal modulated by the phase shifter 632 and output from the first modulator arm 630 changes from 0 degrees to 180 degrees counterclockwise as indicated by a locus 801, and is modulated by the phase shifter 642. Even if the phase of the optical signal output from the second modulator arm 640 changes clockwise from 0 degrees to 180 degrees as indicated by a locus 802, the expressions (2), (4), and (4) As can be seen from (5), in the phase shifter 632, the propagation loss α 1 is reduced, so that the amplitude of the optical signal output from the first modulator arm 630 increases (track 801), and the phase shifter 642 propagates. Since the loss α 2 increases, the amplitude of the optical signal output from the second modulator arm 640 decreases (trajectory 802).

したがって、位相変調された光信号における信号“0”(803)と信号“1”(804)間の遷移はI軸とQ軸の双方にまたがることがわかる。図8Bに示す数値計算結果も、ビット遷移時にQ軸成分が生じることを示している。
このように、キャリアプラズマ分散効果を利用して光位相変調を行えば、光位相変調器の光信号出力の信号“0”(803)と信号“1”(804)との間のビット遷移時に周波数変化が連続的に発生する。その結果、この周波数変化がいわゆる周波数チャープとして残存し、特に長距離伝送時においては位相変調特性の劣化の原因となる。
Therefore, it can be seen that the transition between the signal “0” (803) and the signal “1” (804) in the phase-modulated optical signal extends over both the I axis and the Q axis. The numerical calculation result shown in FIG. 8B also shows that a Q-axis component is generated at the time of bit transition.
As described above, when optical phase modulation is performed using the carrier plasma dispersion effect, at the time of bit transition between the signal “0” (803) and the signal “1” (804) of the optical signal output of the optical phase modulator. Frequency change occurs continuously. As a result, this frequency change remains as a so-called frequency chirp, which causes deterioration of the phase modulation characteristics, particularly during long distance transmission.

そこで、本発明は、光位相変調器においてビット遷移時に発生する周波数チャープを抑制することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to suppress frequency chirp that occurs at the time of bit transition in an optical phase modulator.

上述した目的を達成するために、本発明に係る光位相変調器は、入射された光信号を2つに分岐する分岐部と、この分岐部によって分岐された第1の光信号を伝搬する第1の光導波路と、前記分岐部によって分岐された第2の光信号を伝搬する第2の光導波路と、前記第1の光導波路に設けられ、前記第1の光信号の位相をシフトする第1の位相変調部と、前記第2の光導波路に設けられ、前記第2の光信号の位相をシフトする第2の位相変調部と、前記第1の光導波路を伝搬した前記第1の光信号と前記第2の光導波路を伝搬した前記第2の光信号とを合波して出射する結合部とを備え、前記第1の位相変調部による前記第1の光信号の位相のシフトに依存しない前記第1の光導波路の伝搬損失と、前記第2の位相変調部による前記第2の光信号の位相のシフトに依存しない前記第2の光導波路の伝搬損失とが互いに異なることを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, an optical phase modulator according to the present invention includes a branching unit that branches an incident optical signal into two, and a first optical signal that propagates a first optical signal branched by the branching unit. A first optical waveguide, a second optical waveguide that propagates the second optical signal branched by the branching unit, and a first optical waveguide that is provided in the first optical waveguide and that shifts the phase of the first optical signal. 1 phase modulation section, a second phase modulation section provided in the second optical waveguide and shifting the phase of the second optical signal, and the first light propagating through the first optical waveguide A coupling unit that multiplexes and emits the signal and the second optical signal propagated through the second optical waveguide, and shifts the phase of the first optical signal by the first phase modulation unit. Propagation loss of the first optical waveguide that does not depend on the second phase modulation unit and the second phase modulation unit. And the propagation loss of the second optical waveguide that is independent of the shift of the phase of the signal is different from each other.

本発明において、第1の位相変調部による第1の光信号の位相のシフトに依存しない第1の光導波路の伝搬損失と、第2の位相変調部による第2の光信号の位相のシフトに依存しない第2の光導波路の伝搬損失とを互いに異ならせるにあたっては、例えば、前記第1の光導波路および前記第2の光導波路の少なくとも1つに、当該光導波路の伝搬損失を調整する損失調整部を設けてもよいし、前記第1の光導波路および前記第2の光導波路の光信号の伝搬方向に垂直な断面の面積および形状の少なくとも1つを、互いに異なるようにしてもよい。   In the present invention, the propagation loss of the first optical waveguide that does not depend on the phase shift of the first optical signal by the first phase modulation unit and the phase shift of the second optical signal by the second phase modulation unit In making the propagation loss of the second optical waveguide independent from each other, for example, the loss adjustment for adjusting the propagation loss of the optical waveguide to at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide is performed. A portion may be provided, and at least one of the area and the shape of the cross section perpendicular to the propagation direction of the optical signal of the first optical waveguide and the second optical waveguide may be different from each other.

ここで損失調整部を設ける場合は、損失調整部は、例えば、前記第1の光導波路または前記第2の光導波路の部分であって、光信号の伝搬方向に垂直な当該光導波路の断面の面積および形状の少なくとも1つが前記伝搬方向に沿って変化する部分としてもよいし、また、前記第1の光導波路または前記第2の光導波路の一部に形成され、当該光導波路を所定の曲率半径で屈曲させた屈曲部としてもよい。   In the case where the loss adjusting unit is provided here, the loss adjusting unit is, for example, a portion of the first optical waveguide or the second optical waveguide, and a cross section of the optical waveguide perpendicular to the propagation direction of the optical signal. At least one of the area and the shape may be a portion that changes along the propagation direction, or is formed in a part of the first optical waveguide or the second optical waveguide, and the optical waveguide has a predetermined curvature. It is good also as a bent part bent with a radius.

本発明に係る光位相変調器において、前記第1の光導波路および前記第2の光導波路は、それぞれ半導体からなるコアを有し、前記第1の位相変調部および前記第2の位相変調部は、それぞれ前記コアに注入されるキャリアの供給源となるn型半導体およびp型半導体の少なくとも1つと、前記コアへのキャリアの注入を制御する電極とを備え、キャリアプラズマ分散効果により光信号の位相をシフトするものであってもよい。   In the optical phase modulator according to the present invention, each of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a core made of a semiconductor, and the first phase modulation unit and the second phase modulation unit are Each including at least one of an n-type semiconductor and a p-type semiconductor serving as a supply source of carriers injected into the core and an electrode for controlling injection of carriers into the core, and a phase of an optical signal by a carrier plasma dispersion effect May be shifted.

本発明によれば、第1の位相変調部における位相のシフトに依存しない第1の光導波路の伝搬損失と、第2の位相変調部における位相のシフトに依存しない第2の光導波路の伝搬損失とが互いに異なるように損失調整を行うことによって、第1、第2の位相変調部によって位相シフトされる各光導波路の光信号の軌跡を独立に調整できるので、第1の位相変調部において第1の光信号の位相を第1の方向にシフトすることによって生じる光伝搬損失の変化と、第2の位相変調部において第2の光信号の位相を第2の方向にシフトすることによって生じる光伝搬損失の変化とが互いに異なっても、ビット間遷移時の周波数チャープを緩和することができる。
すなわち、第1の光導波路の伝搬損失のうちの第1の位相変調部における位相のシフトに依存しない伝搬損失と、第2の光導波路の伝搬損失のうちの第2の位相変調部における位相のシフトに依存しない伝搬損失とを互いに異ならせることによって、位相変調に伴う吸収率変化(伝搬損失変化)の影響を相殺して、光位相変調における信号“0”と信号“1”との間のビット遷移時に発生する周波数チャープを抑制することができる。
According to the present invention, the propagation loss of the first optical waveguide that does not depend on the phase shift in the first phase modulation unit and the propagation loss of the second optical waveguide that does not depend on the phase shift in the second phase modulation unit. By adjusting the loss so as to be different from each other, the locus of the optical signal of each optical waveguide phase-shifted by the first and second phase modulators can be adjusted independently. Change in optical propagation loss caused by shifting the phase of one optical signal in the first direction, and light produced by shifting the phase of the second optical signal in the second direction in the second phase modulator Even if the change in propagation loss differs from each other, the frequency chirp at the time of transition between bits can be relaxed.
That is, the propagation loss that does not depend on the phase shift in the first phase modulation unit in the propagation loss of the first optical waveguide and the phase in the second phase modulation unit in the propagation loss of the second optical waveguide. By making the propagation loss not dependent on the shift different from each other, the influence of the change in the absorptance (propagation loss change) accompanying the phase modulation is canceled out, and the signal between the signal “0” and the signal “1” in the optical phase modulation is canceled. Frequency chirp generated at the time of bit transition can be suppressed.

図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調器の構成を示す平面図である。FIG. 1A is a plan view showing a configuration of an optical phase modulator according to the first embodiment of the present invention. 図1Bは、本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調器の位相シフタの構成を示す断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of the phase shifter of the optical phase modulator according to the first embodiment of the present invention. 図1Cは、本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調器の損失調整部の構成を示す平面図である。FIG. 1C is a plan view showing the configuration of the loss adjustment unit of the optical phase modulator according to the first embodiment of the present invention. 図1Dは、本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調器の損失調整部の構成を示す断面図である。FIG. 1D is a cross-sectional view showing the configuration of the loss adjustment unit of the optical phase modulator according to the first embodiment of the present invention. 図2は、シリコン導波路のコア幅の変化に対する伝搬損失の依存性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the dependence of propagation loss on the change of the core width of the silicon waveguide. 図3Aは、本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調器による周波数チャープ抑制時のIQ平面におけるビット遷移図(概要)である。FIG. 3A is a bit transition diagram (outline) on the IQ plane when frequency chirp is suppressed by the optical phase modulator according to the first embodiment of the present invention. 図3Bは、本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調器による周波数チャープ抑制時のIQ平面におけるビット遷移図(数値計算結果)である。FIG. 3B is a bit transition diagram (numerical calculation result) in the IQ plane when the frequency chirp is suppressed by the optical phase modulator according to the first embodiment of the present invention. 図4Aは、本発明の第2の実施の形態に係る光位相変調器の構成を示す平面図である。FIG. 4A is a plan view showing a configuration of an optical phase modulator according to the second embodiment of the present invention. 図4Bは、本発明の第2の実施の形態に係る光位相変調器の損失調整部の構成を示す平面図である。FIG. 4B is a plan view showing the configuration of the loss adjustment unit of the optical phase modulator according to the second embodiment of the present invention. 図5は、シリコン導波路の曲げ半径に対する挿入損失の依存性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the dependence of insertion loss on the bending radius of a silicon waveguide. 図6は、従来のマッハツェンダ干渉型光位相変調器の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional Mach-Zehnder interference type optical phase modulator. 図7は、周波数チャープ抑制時のIQ平面におけるビット遷移図である。FIG. 7 is a bit transition diagram in the IQ plane when frequency chirp is suppressed. 図8Aは、周波数チャープ未抑制時のIQ平面におけるビット遷移図(概要)である。FIG. 8A is a bit transition diagram (outline) in the IQ plane when frequency chirp is not suppressed. 図8Bは、数値計算による周波数チャープ未抑制時のIQ平面におけるビット遷移図(数値計算結果)である。FIG. 8B is a bit transition diagram (numerical calculation result) on the IQ plane when frequency chirp is not suppressed by numerical calculation.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態に係る光位相変調器は、マッハツェンダ干渉型光位相変調器であって、変調器アームの伝搬損失を調整する手段として、導波路の断面構造または形状を調整して、2つの変調器アーム間に非対称性を設けるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
The optical phase modulator according to the first embodiment of the present invention is a Mach-Zehnder interference optical phase modulator, and adjusts the cross-sectional structure or shape of the waveguide as means for adjusting the propagation loss of the modulator arm. Thus, asymmetry is provided between the two modulator arms.

<基本的な考え方>
本発明の実施の形態に係る光位相変調器は、2つの変調器アームの伝搬損失のうち、光信号の位相のシフトに依存しない伝搬損失、すなわち、屈折率と吸収率(伝搬損失)間におけるKramers−Kronig関係とは独立した、導波路の構造に由来する伝搬損失を調整し、2つの変調器アーム間に非対称性を設けるものである。
<Basic concept>
The optical phase modulator according to the embodiment of the present invention has a propagation loss that does not depend on the phase shift of the optical signal among the propagation losses of the two modulator arms, that is, between the refractive index and the absorption rate (propagation loss). Independent of the Kramers-Kronig relationship, the propagation loss derived from the waveguide structure is adjusted to provide asymmetry between the two modulator arms.

このとき、2つの変調器アームの伝搬損失は、式(4)および式(5)においてキャリアプラズマ分散効果の影響による伝搬損失変化を補正するために新たな損失調整項をそれぞれ加えた式(7)および式(8)のように表すことができる。   At this time, the propagation loss of the two modulator arms is obtained by adding a new loss adjustment term in Equations (4) and (5) in order to correct the propagation loss change due to the influence of the carrier plasma dispersion effect (7). ) And formula (8).

ただし、α1 は上側アームの全伝搬損失、α2 は下側アームの全伝搬損失、αprop(=α1,prop =α2,prop) はキャリアプラズマ分散効果の影響を受けていない状態での上側アームおよび下側アームの伝搬損失、Δα1,plasma は上側アームのキャリアプラズマ分散効果による伝搬損失変化、Δα2,plasma は下側アームのキャリアプラズマ分散効果による伝搬損失変化、Δα1,adjust は上側アームの構造調整による伝搬損失変化、Δα2,adjust は下側アームの構造調整による伝搬損失変化を示す。 Where α 1 is the total propagation loss of the upper arm, α 2 is the total propagation loss of the lower arm, and α prop (= α 1, prop = α 2, prop ) is not affected by the carrier plasma dispersion effect. Propagation loss of upper arm and lower arm, Δα 1, plasma is the propagation loss change due to carrier plasma dispersion effect of upper arm, Δα 2, plasma is the propagation loss change due to carrier plasma dispersion effect of lower arm, Δα 1, adjust Represents the change in propagation loss due to the structural adjustment of the upper arm, and Δα 2, adjust represents the change in propagation loss due to the structural adjustment of the lower arm.

<光位相変調器の構成>
図1A乃至図1Dに本実施の形態に係る光位相変調器の構成を示す。光位相変調器100は、入力導波路110より入射された光信号を2つに分岐する分岐部(分波器)120と、分岐部120によって分岐された第1の光信号を伝搬する第1の光導波路(以下、「第1の変調器アーム」または「上側アーム」という。)130と、分岐部120によって分岐された第2の光信号を伝搬する第2の光導波路(以下、「第2の変調器アーム」または「下側アーム」という。)140と、上側アーム130を伝搬した第1の光信号と下側アーム140を伝搬した第2の光信号とを合波して出力導波路160に出射する結合部(合波器)150とから構成されている。これらは、SOI基板上に形成されたシリコン導波路である。このうち、上側アーム130と下側アーム140の光路長は等しくなるように形成されている。また、上側アーム130と下側アーム140の光導波路コアの光信号の伝搬方向に垂直な断面の形状および大きさも、後述する損失調整部141’の部分を除き、互いに等しく形成されている。
<Configuration of optical phase modulator>
1A to 1D show the configuration of the optical phase modulator according to the present embodiment. The optical phase modulator 100 includes a branching unit (demultiplexer) 120 that branches the optical signal incident from the input waveguide 110 into two, and a first optical signal that propagates the first optical signal branched by the branching unit 120. Optical waveguide (hereinafter referred to as “first modulator arm” or “upper arm”) 130 and a second optical waveguide (hereinafter referred to as “first optical arm”) that propagates the second optical signal branched by the branching unit 120. 2 modulator arms ”or“ lower arm ”) 140, and the first optical signal propagated through the upper arm 130 and the second optical signal propagated through the lower arm 140 are combined and output. A coupling portion (multiplexer) 150 that emits to the waveguide 160 is configured. These are silicon waveguides formed on an SOI substrate. Among these, the optical path lengths of the upper arm 130 and the lower arm 140 are formed to be equal. Further, the shape and size of the cross section perpendicular to the optical signal propagation direction of the optical waveguide cores of the upper arm 130 and the lower arm 140 are also formed to be equal to each other except for a loss adjusting portion 141 ′ described later.

上側アーム130には、上側アーム130を伝搬する第1の光信号の位相をシフトする第1の位相シフタ(第1の位相変調部)132が設けられている。この位相シフタ132は、光導波路131および光導波路133を介して、分岐部120および結合部150にそれぞれ接続されている。同様に、下側アーム140には、下側アーム140を伝搬する第2の光信号の位相をシフトする第2の位相シフタ(第2の位相変調部)142が設けられている。この位相変調部142は、光導波路141および光導波路143を介して、分岐部120および結合部150にそれぞれ接続されている。
以下、第1の位相シフタ132および第2の位相シフタ142を単に「位相シフタ」と総称することがある。
The upper arm 130 is provided with a first phase shifter (first phase modulator) 132 that shifts the phase of the first optical signal propagating through the upper arm 130. The phase shifter 132 is connected to the branching unit 120 and the coupling unit 150 via the optical waveguide 131 and the optical waveguide 133, respectively. Similarly, the lower arm 140 is provided with a second phase shifter (second phase modulator) 142 that shifts the phase of the second optical signal propagating through the lower arm 140. The phase modulation unit 142 is connected to the branching unit 120 and the coupling unit 150 via the optical waveguide 141 and the optical waveguide 143, respectively.
Hereinafter, the first phase shifter 132 and the second phase shifter 142 may be simply referred to as a “phase shifter”.

図1Bに、第1の位相シフタ132のI−I線(図1A参照。)における断面図を示す。第1の位相シフタ132は、シリコン層171および酸化シリコン層172からなるSOI基板上に形成されたシリコン導波路コア175と、このコア175に注入されるキャリアの供給源となるキャリア供給源となる不純物領域173a、173bと、これらの不純物領域173a、173bにそれぞれ電気的に接続された第1の電極176および第2の電極177を備えている。   FIG. 1B shows a cross-sectional view of the first phase shifter 132 taken along line II (see FIG. 1A). The first phase shifter 132 becomes a silicon waveguide core 175 formed on the SOI substrate including the silicon layer 171 and the silicon oxide layer 172, and a carrier supply source serving as a supply source of carriers injected into the core 175. Impurity regions 173a and 173b, and a first electrode 176 and a second electrode 177 electrically connected to the impurity regions 173a and 173b, respectively, are provided.

シリコン導波路コア175は、酸化シリコン層172上に形成されたシリコン層173の厚さをステップ状に変化させることによって形成され、このシリコン導波路コア175を含むシリコン層173は、酸化シリコンからなるオーバークラッド層174に覆われている。   The silicon waveguide core 175 is formed by changing the thickness of the silicon layer 173 formed on the silicon oxide layer 172 stepwise, and the silicon layer 173 including the silicon waveguide core 175 is made of silicon oxide. The over clad layer 174 is covered.

また、キャリア供給源となる不純物領域173a、173bは、シリコン導波路コア175の近傍のシリコン層173内に形成されている。本実施の形態においては、シリコン導波路コア175の一方の片側にn+型領域173aが、他方の片側にp+型領域173bが形成されている。クラッド層174に形成されたビアホールが形成され、そのビアホール内に形成された第1の電極176および第2の電極177が、それぞれn+領域173aおよびp+領域173bにそれぞれ電気的に接続されている。
位相シフタ142もまた、位相シフタ132と同様に構成されている。
Impurity regions 173a and 173b serving as carrier supply sources are formed in the silicon layer 173 in the vicinity of the silicon waveguide core 175. In the present embodiment, an n + type region 173a is formed on one side of the silicon waveguide core 175, and a p + type region 173b is formed on the other side. A via hole formed in the cladding layer 174 is formed, and the first electrode 176 and the second electrode 177 formed in the via hole are electrically connected to the n + region 173a and the p + region 173b, respectively.
The phase shifter 142 is also configured similarly to the phase shifter 132.

位相シフタ132、142は、第1、第2の電極間に外部から制御バイアスを加えることによって、シリコン導波路コア175内のキャリア濃度を変調し、光信号の位相をシフトさせることができる。本実施の形態において、シリコン導波路コア175にキャリアを注入する際には、位相シフタ132と位相シフタ142とはそれぞれは順バイアスと逆バイアスとなるよに制御電圧が印加される。   The phase shifters 132 and 142 can modulate the carrier concentration in the silicon waveguide core 175 and shift the phase of the optical signal by applying a control bias from the outside between the first and second electrodes. In this embodiment, when carriers are injected into the silicon waveguide core 175, a control voltage is applied to the phase shifter 132 and the phase shifter 142 so as to be forward biased and reverse biased respectively.

なお、本実施の形態において、位相シフタ132、142は、いわゆるPIN構造を有するものとして説明したが、本発明において、位相変調部の構成は、シリコン導波路コア175内にキャリアを注入できれば、PIN構造に限定されるものではなく、例えば、PN接合を形成してもよいし、シリコン導波路コア175近傍にn型シリコン領域またはp型シリコン領域の少なくともいずれか一方を形成してもよい。特にチャープ抑制が重要となる位相変調部の構成は、高速動作が可能なPN接合構造(逆バイアスを掛けキャリアを引き抜く空乏型)であり、例えば、P+型/P型/N型/N+型のような構造である。
また、位相シフタの構成例については、非特許文献4にも開示されている。
In the present embodiment, the phase shifters 132 and 142 have been described as having a so-called PIN structure. However, in the present invention, the configuration of the phase modulation unit is PIN if it can inject carriers into the silicon waveguide core 175. For example, a PN junction may be formed, and at least one of an n-type silicon region and a p-type silicon region may be formed in the vicinity of the silicon waveguide core 175. In particular, the configuration of the phase modulation unit in which chirp suppression is important is a PN junction structure capable of high-speed operation (depletion type by applying a reverse bias and pulling out a carrier), for example, P + type / P type / N type / N + type It is a structure like this.
A configuration example of the phase shifter is also disclosed in Non-Patent Document 4.

本実施の形態に係るマッハツェンダ干渉型光位相変調器100においては、下側アーム140に、下側アーム140の伝搬損失を調整する損失調整部141’が設けられている。図1Cおよび図1Dは、それぞれ損失調整部141’を拡大した平面図および断面図である。図1Cに示すように、損失調整部141’は、下側アーム140のシリコン導波路141のコア幅を部分的に広くしたものである。このとき、導波路コア断面積の急激な変化は光の反射や散乱を招くため、図1Cに示すように、損失調整部141’の導波路コアの幅は、連続的(断面の屈折率変化を可能な限り抑えるよう)に変化するものとする。   In the Mach-Zehnder interference type optical phase modulator 100 according to the present embodiment, the lower arm 140 is provided with a loss adjustment unit 141 ′ that adjusts the propagation loss of the lower arm 140. 1C and 1D are an enlarged plan view and a cross-sectional view of the loss adjusting portion 141 ', respectively. As shown in FIG. 1C, the loss adjusting unit 141 ′ is obtained by partially widening the core width of the silicon waveguide 141 of the lower arm 140. At this time, since a rapid change in the cross-sectional area of the waveguide core causes reflection and scattering of light, as shown in FIG. 1C, the width of the waveguide core of the loss adjusting unit 141 ′ is continuous (change in refractive index of the cross section To reduce as much as possible).

上述したような損失調整部141’は、シリコン導波路に代表される高屈折率差構造による強閉じ込め系であるゆえ、断面形状や寸法の調整により精密かつ再現性良く伝搬損失を調整することが可能である。
例えば、電子線露光または紫外線露光を用いることにより、分解能が10nm以下の導波路コアの幅の調整は可能であり、その再現性についても確認されている。
Since the loss adjusting unit 141 ′ as described above is a strong confinement system with a high refractive index difference structure typified by a silicon waveguide, it is possible to adjust the propagation loss with high precision and reproducibility by adjusting the cross-sectional shape and dimensions. Is possible.
For example, by using electron beam exposure or ultraviolet exposure, the width of the waveguide core having a resolution of 10 nm or less can be adjusted, and its reproducibility has also been confirmed.

図1Dに示すような構造を有する光導波路は、SOI層を公知のエッチング手法を用いて選択的にエッチングしてシリコンコアを形成すればよい。更にシリコンコアの上に酸化シリコン層を製膜することでオーバークラッドを形成してもよい。また、SOI基板上の酸化シリコン層(BOX層)をアンダークラッドとしてもよい。
なお、本実施の形態においては、シリコン導波路141のコアの高さは、その長さ方向にわたって一定である。
In the optical waveguide having the structure shown in FIG. 1D, the silicon layer may be formed by selectively etching the SOI layer using a known etching method. Further, an over clad may be formed by forming a silicon oxide layer on the silicon core. Further, the silicon oxide layer (BOX layer) on the SOI substrate may be an underclad.
In the present embodiment, the height of the core of the silicon waveguide 141 is constant over the length direction.

図2は、シリコン導波路コア高さを200nmと固定したときの、コア幅(Core width)に対する伝搬損失(Propagation loss)の依存性を示す図であり、非特許文献3から引用したものである。図2からもわかるように、コア幅が大きくなると、伝搬損失は減少する。   FIG. 2 is a diagram showing the dependence of propagation loss on the core width (Core width) when the silicon waveguide core height is fixed at 200 nm, which is cited from Non-Patent Document 3. . As can be seen from FIG. 2, the propagation loss decreases as the core width increases.

この特徴を活用すれば、変調器アームの片方または両方の導波路コア断面積を縮小または拡大することによって伝搬損失を調整し、2つの変調器アームの伝搬損失に非対称性を与えることができる。本実施の形態に係る光位相変調器は、一方のアームの導波路コアの断面積を一部拡大することで伝搬損失を調整し、周波数チャープの発生を抑制するものである。すなわち、損失調整部141’としてシリコン導波路141のコア幅を部分的に広く形成することによって、下側アーム140の伝搬損失は上側アーム130の伝搬損失よりも小さくなり、上側アーム130と下側アーム140との間に伝搬損失の非対称性を与えることとなる。   By taking advantage of this feature, it is possible to adjust the propagation loss by reducing or enlarging the waveguide core cross-sectional area of one or both of the modulator arms and to provide asymmetry to the propagation losses of the two modulator arms. The optical phase modulator according to this embodiment adjusts the propagation loss by partially expanding the cross-sectional area of the waveguide core of one arm and suppresses the generation of frequency chirp. That is, by forming the core width of the silicon waveguide 141 partially as the loss adjusting unit 141 ′, the propagation loss of the lower arm 140 becomes smaller than the propagation loss of the upper arm 130. Propagation loss asymmetry is given to the arm 140.

本実施の形態では、構造の簡略化を図ることに加えて、過剰損失を防ぐために導波路コア断面積の縮小を行わず、下側アーム140において導波路幅調整によるコア断面積の拡大のみ行っている。これは、式(7)におけるΔα1,adjust を0とし、式(8)におけるΔα2,adjust のみを追加するものである。 In the present embodiment, in addition to simplifying the structure, the waveguide core cross-sectional area is not reduced in order to prevent excessive loss, and only the core cross-sectional area is increased by adjusting the waveguide width in the lower arm 140. ing. In this case, Δα 1, adjust in equation (7) is set to 0, and only Δα 2, adjust in equation (8) is added.

<光位相変調器の動作>
次に、本実施の形態に係る光位相変調器100の動作について説明する。
この位相変調器100では、入力導波路110に入射された光は分岐器120で2本の光に等分される。上側アーム130において、光は導波路131を伝搬して位相シフタ132に入射し、導波路133を伝搬して結合部150に至る。一方、下側アーム140においては、導波路141の損失調整領域141’を経て位相シフタ142によって屈折率変化による位相シフトを受けたのち、導波路143を伝搬して結合部150に至る。このようにして上側の変調アーム130から入射された光信号と下側の変調アーム140から入射された光信号とは、結合部150内で干渉し、光信号出力として出力導波路160を介して出力される。
<Operation of optical phase modulator>
Next, the operation of the optical phase modulator 100 according to the present embodiment will be described.
In this phase modulator 100, the light incident on the input waveguide 110 is equally divided into two lights by the splitter 120. In the upper arm 130, the light propagates through the waveguide 131 and enters the phase shifter 132, propagates through the waveguide 133, and reaches the coupling unit 150. On the other hand, in the lower arm 140, the phase shifter 142 undergoes a phase shift due to a change in refractive index through the loss adjustment region 141 ′ of the waveguide 141, and then propagates through the waveguide 143 to reach the coupling unit 150. Thus, the optical signal incident from the upper modulation arm 130 and the optical signal incident from the lower modulation arm 140 interfere with each other in the coupling unit 150, and pass through the output waveguide 160 as an optical signal output. Is output.

このようなマッハツェンダ干渉型光位相変調器において、光信号出力の信号“0”と信号“1”との間を遷移する際には、プッシュプル動作により、一方の位相シフタ132を順バイアスとし、他方の位相シフタ142を逆バイアスとすると、式(1)および式(2)に示すように、キャリアプラズマ分散効果によって屈折率変化Δnと伝搬損失変化Δαplasma が同時に変調され、このときの上側アームの伝搬損失変化Δα1,plasmaの変化の方向と、下側アームの伝搬損失変化Δα2,plasmaの変化の方向とは、式(7)および式(8)に示すように、互いに逆向きとなる。しかしながら、導波路141に損失調整部141’を設けたことによって、下側アーム140の伝搬損失α2 は、上側アーム130の伝搬損失α1 よりも低減されている。 In such a Mach-Zehnder interferometric optical phase modulator, when transitioning between the signal “0” and the signal “1” of the optical signal output, one of the phase shifters 132 is forward biased by a push-pull operation, When the other phase shifter 142 is reverse-biased, as shown in the equations (1) and (2), the refractive index change Δn and the propagation loss change Δα plasma are simultaneously modulated by the carrier plasma dispersion effect, and the upper arm at this time The direction of change of the propagation loss change Δα 1, plasma and the direction of change of the propagation loss change Δα 2, plasma of the lower arm are opposite to each other, as shown in equations (7) and (8). Become. However, by providing the loss adjusting portion 141 ′ in the waveguide 141, the propagation loss α 2 of the lower arm 140 is reduced more than the propagation loss α 1 of the upper arm 130.

このときのIQ平面におけるビット遷移図を図3Aおよび図3Bに示す。
例えば、光位相変調器100の光信号出力が信号“0”(303)から信号“1”(304)に遷移する場合に、上側アーム130を伝搬する光信号の位相は位相シフタ132によって変調されて反時計回りに0度から180度変化する(軌跡301)一方、下側アーム140を伝搬する光信号の位相は位相シフタ142によって変調されて、時計回りに0度から180度変化する(軌跡302)。
Bit transition diagrams in the IQ plane at this time are shown in FIGS. 3A and 3B.
For example, when the optical signal output of the optical phase modulator 100 transitions from the signal “0” (303) to the signal “1” (304), the phase of the optical signal propagating through the upper arm 130 is modulated by the phase shifter 132. Thus, the phase of the optical signal propagating through the lower arm 140 is modulated by the phase shifter 142 and changes clockwise from 0 to 180 degrees (trajectory). 302).

このとき、下側アーム140に損失調整部141’を設けて、−Δα2,adjustを追加したので(式(8)参照。)、Δα2,plasmaがΔα2,ADJUST によって相殺されて、下側アームの全伝搬損失α2 に対するΔα2,plasmaの影響を相対的に小さくなるので、下側アーム140を伝搬する光信号の強度と位相の軌跡302は、Q軸方向(図3Aの下側方向)に膨らむ。その結果、上側アーム130から結合部150に入射される光信号と下側アーム140から結合部150に入射される光信号とが干渉することによって得られる光信号出力の信号“0”(303)と信号“1”(304)との間のビット遷移時において、光信号出力のI軸からQ軸に沿って離れる成分を小さくすることができる。 At this time, since the loss adjustment unit 141 ′ is provided in the lower arm 140 and −Δα 2, adjust is added (see the equation (8)), Δα 2, plasma is offset by Δα 2, ADJUST , since the effects of [Delta] [alpha] 2, plasma relative to the total propagation loss alpha 2 side arm becomes relatively small, the optical signal intensity and phase of the trajectory 302 propagating through the lower arm 140, lower Q-axis direction (Fig. 3A Swell in the direction). As a result, the signal “0” (303) of the optical signal output obtained by the interference between the optical signal incident on the coupling unit 150 from the upper arm 130 and the optical signal incident on the coupling unit 150 from the lower arm 140. And the signal “1” (304), the component of the optical signal output away from the I axis along the Q axis can be reduced.

例えば、α1 =α2 とすればよく、式(7)および式(8)より、上側アームの伝搬損失変化や下側アーム140の損失調整部141’による伝搬損失変化を望ましくは、Δα1,adjust +Δα2,adjust =Δα1,plasma +Δα2,plasma と設定することで、ビット遷移における光信号出力の軌跡は、ほぼI軸上のみと見なすことが可能である。ただし、キャリア密度やその他条件によっては、位相が0とπにおける電界振幅比が大きく異なる場合もあるため、伝搬損失変化は、それらの条件も考慮し、設定されるべきである。 For example, α 1 = α 2 suffices. From the equations (7) and (8), it is desirable that the change in the propagation loss of the upper arm and the change in the propagation loss by the loss adjusting unit 141 ′ of the lower arm 140 are desirably Δα 1. , adjust + Δα2 , adjust = Δα1 , plasma + Δα2 , plasma , the trajectory of the optical signal output in the bit transition can be regarded as almost only on the I axis. However, depending on the carrier density and other conditions, the electric field amplitude ratio at the phase 0 and π may differ greatly, so the propagation loss change should be set in consideration of these conditions.

より具体的な例として、正孔キャリアを用いたシリコン変調器の伝搬損失制御によるチャープ抑制方法の数値解析結果を図3Bおよび図8Bに示す。なお、図8Bは損失調整部の付与前、図3Bは損失付与後にそれぞれ対応する。
ここでは、入力分岐比率a=(0.5)1/2、出力分岐比率b=(0.5)1/2、波長λ=1.550nm、位相シフタの導波路長L=10mmのとき、下側アームの構造調整による伝搬損失変化Δα2,adjust=0.6dB/cmとすることで、図3Bに示すように、周波数チャープはほぼI軸上を遷移した。この結果、周波数チャープを持った光強度は1/6以下に抑えることができることが理解される。
なお、正孔キャリアではなく電子キャリア密度変化を利用した変調器、もしくは、両キャリア密度変化を利用した変調器では、式(1)と式(2)の関係により更に顕著なチャープ抑制効果が予想される。
As a more specific example, FIGS. 3B and 8B show numerical analysis results of a chirp suppression method by propagation loss control of a silicon modulator using hole carriers. 8B corresponds to before the loss adjustment unit, and FIG. 3B corresponds to after the loss.
Here, when the input branching ratio a = (0.5) 1/2, the output branching ratio b = (0.5) 1/2, the wavelength λ = 1.550 nm, and the waveguide length L of the phase shifter L = 10 mm, By setting the propagation loss change Δα 2, adjust = 0.6 dB / cm due to the structure adjustment of the lower arm, the frequency chirp almost shifted on the I axis as shown in FIG. 3B. As a result, it is understood that the light intensity having the frequency chirp can be suppressed to 1/6 or less.
In addition, in a modulator that uses a change in electron carrier density instead of a hole carrier, or a modulator that uses a change in both carrier densities, a more prominent chirp suppression effect is expected due to the relationship between equations (1) and (2). Is done.

以上のように、本実施の形態に係る光位相変調器によれば、一方の変調器アームのみ導波路断面積を増やす構造とし、各変調器アームの軌跡を独立に調整することで、変調器の挿入損失が低減することから過剰損失を増加させることなく周波数チャープが抑制できる。
すなわち、一方の変調器アーム(下側アーム)140に、そのシリコン導波路の一部のコア幅を変化させることによって損失調整部141’を設け、キャリアプラズマ分散効果の影響により変調される下側アーム140の変調器142の伝搬損失変化Δα2,plasmaの影響を相対的に低減することによって、ビット遷移の際の下側アームから結合部150に入射される光信号のIQ平面上での軌跡は、図3Aに示すように下方に膨らむので、上側アーム130から結合部150に入射される光信号と下側アーム140から結合部150に入射される光信号とが干渉することによって得られる光信号出力のビット遷移時の周波数チャープを抑制できる。
As described above, according to the optical phase modulator according to the present embodiment, only one of the modulator arms has a structure in which the waveguide cross-sectional area is increased, and the locus of each modulator arm is adjusted independently, thereby modulating the modulator. Therefore, frequency chirp can be suppressed without increasing excess loss.
In other words, one modulator arm (lower arm) 140 is provided with a loss adjusting unit 141 ′ by changing the core width of a part of the silicon waveguide, and is modulated by the influence of the carrier plasma dispersion effect. By relatively reducing the influence of the propagation loss change Δα 2, plasma of the modulator 142 of the arm 140, the locus on the IQ plane of the optical signal incident on the coupling unit 150 from the lower arm at the time of bit transition 3A swells downward as shown in FIG. 3A, so that light obtained by interference between an optical signal incident on the coupling portion 150 from the upper arm 130 and an optical signal incident on the coupling portion 150 from the lower arm 140 is obtained. Frequency chirp at the time of bit transition of signal output can be suppressed.

<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態について、図4A、図4B、図5を参照して説明する。なお、上述した第1の実施の形態と共通する構成要素については、同一の名称および同一の参照符号を用い、その説明は省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A, 4B, and 5. FIG. In addition, about the component which is common in 1st Embodiment mentioned above, the same name and the same referential mark are used, and the description is abbreviate | omitted.

<光位相変調器の構成>
第2の実施の形態に係る光位相変調器は、損失調整を行う手段として、マッハツェンダ干渉型位相変調器の変調器アームのシリコン導波路に屈曲部を設けたものである。すなわち、伝搬損失変化Δαadjust の調整は、シリコン導波路の曲げ半径を調整し、曲げ損失を増加または減少させることによって実現される。
<Configuration of optical phase modulator>
In the optical phase modulator according to the second embodiment, a bending portion is provided in the silicon waveguide of the modulator arm of the Mach-Zehnder interference type phase modulator as means for adjusting the loss. That is, the adjustment of the propagation loss change Δα adjust is realized by adjusting the bending radius of the silicon waveguide to increase or decrease the bending loss.

図4Aは、本実施の形態に係る非対称マッハツェンダ干渉型シリコン位相変調器の概要を示す図である。光位相変調器200は、入力導波路110より入射された光信号を2つに分岐する分岐部120と、分岐部120によって分岐された第1の光信号を伝搬する第1の変調器アーム(または上側アーム)130と、分岐部120によって分岐された第2の光信号を伝搬する第2の変調器アーム(または下側アーム)240と、上側アーム130を伝搬した第1の光信号と下側アーム240を伝搬した第2の光信号とを合波して出力導波路160に出射する結合部150とから構成されている。これらは、SOI基板上に形成されたシリコン導波路である。
このうち、第2の変調器アーム240を構成するシリコン導波路コア241には、損失調整部として屈曲部Bが設けられている。
FIG. 4A is a diagram showing an outline of the asymmetric Mach-Zehnder interference type silicon phase modulator according to the present embodiment. The optical phase modulator 200 includes a branching unit 120 that splits an optical signal incident from the input waveguide 110 into two parts, and a first modulator arm that propagates the first optical signal branched by the branching unit 120 ( (Or upper arm) 130, second modulator arm (or lower arm) 240 that propagates the second optical signal branched by branching unit 120, and first optical signal propagated through upper arm 130 and The coupling unit 150 is configured to multiplex the second optical signal propagating through the side arm 240 and output the multiplexed signal to the output waveguide 160. These are silicon waveguides formed on an SOI substrate.
Among these, the silicon waveguide core 241 constituting the second modulator arm 240 is provided with a bent portion B as a loss adjusting portion.

図4Bは、屈曲部Bの拡大図である。図4Bに示すように、屈曲部Bでは、導波路コア241に数μmオーダーの曲げ半径rが付与されて略90°屈曲されている。   4B is an enlarged view of the bent portion B. FIG. As shown in FIG. 4B, in the bent portion B, the waveguide core 241 is bent by approximately 90 ° with a bending radius r on the order of several μm.

図5は、シリコン導波路の曲げ半径に対する挿入損失の依存性を示す図であり、非特許文献3より引用した。図5によれば、シリコン導波路の曲げ半径が小さくなればなるほど損失が大きくなることが理解される。この特徴を活用し、2本の変調器アームのうち、一方または両方のアームの導波路曲げ損失を曲げ半径の縮小または拡大によって調整し、周波数チャープの発生を抑制することができる。   FIG. 5 is a diagram showing the dependence of insertion loss on the bending radius of a silicon waveguide, which is cited from Non-Patent Document 3. According to FIG. 5, it is understood that the loss increases as the bending radius of the silicon waveguide decreases. Utilizing this feature, the waveguide bending loss of one or both of the two modulator arms can be adjusted by reducing or expanding the bending radius, thereby suppressing the occurrence of frequency chirp.

シリコン導波路を電子線露光もしくは紫外線露光を用いて作製することにより、100nmより小さい分解能で曲げ半径rを調整することが現実的に可能である。したがって、シリコン導波路は高屈折率差構造による強閉じ込め系であるゆえ、曲げ半径rを変化させることにより、精密かつ再現性良く損失を調整することが可能である。   It is practically possible to adjust the bending radius r with a resolution smaller than 100 nm by fabricating the silicon waveguide using electron beam exposure or ultraviolet exposure. Accordingly, since the silicon waveguide is a strong confinement system having a high refractive index difference structure, it is possible to adjust the loss accurately and with high reproducibility by changing the bending radius r.

本実施の形態では、構造を簡略化するため、下側アーム240において、シリコン導波路コア241に屈曲部を設け、曲げ半径調整による曲げ損失を付与した。すなわち、式(7)におけるΔα1,adjust を0とし、式(8)におけるΔα2,adjust を設定した。
なお、本実施の形態においては、伝搬損失の調整に用いる曲げ損失が、その構造上、シリコン導波路の屈曲部において生じるものであるため、上述した式(7)、式(8)との整合をとるため、伝搬損失変化Δα2,adjust は、屈曲部の曲げ半径を調整することによって生じる損失変化を変調器の導波路の長さLによって平均化された値とする。
なお、上側アーム130と下側アーム240の光路長は等しくなるように形成されている。また、シリコン導波路コアの断面形状は上述した第1の実施の形態と同一である。
In the present embodiment, in order to simplify the structure, a bent portion is provided in the silicon waveguide core 241 in the lower arm 240 to give a bending loss by adjusting the bending radius. That is, Δα 1, adjust in equation (7) was set to 0, and Δα 2, adjust in equation (8) was set.
In this embodiment, since the bending loss used for adjusting the propagation loss is generated at the bent portion of the silicon waveguide because of its structure, it matches the above-described equations (7) and (8). Therefore, the propagation loss change Δα 2, adjust is a value obtained by averaging the loss change caused by adjusting the bending radius of the bent portion by the length L of the waveguide of the modulator.
The optical path lengths of the upper arm 130 and the lower arm 240 are formed to be equal. The cross-sectional shape of the silicon waveguide core is the same as that of the first embodiment described above.

<光位相変調器の動作>
本実施の形態に係る位相変調器200では、入力導波路110に入射された光は分岐器120で2本の光に等分される。上側アーム130において、光信号は導波路131を伝搬し、位相シフタ132によって屈折率変化による位相シフトを受けたのち、導波路133を伝搬し、結合部150に入射する。一方、下側アーム240では、光信号は、曲げ損失を付与した導波路コア241を伝搬し、位相シフタ142で位相シフトを受けたのち、導波路143を伝搬して、結合部150に入射する。
第2の変調器アーム240の損失α2 は、屈曲部の曲げ損失を調整したことによって生じた伝搬損失変化Δα2,adjust を含む。したがって、屈曲部の導波路曲げ損失を曲げ半径の縮小と拡大によって調整して、キャリアプラズマ分散効果の影響により変調される下側アーム240の変調器142の伝搬損失変化Δα2,plasmaの影響を相対的に低減することによって、ビット遷移時の周波数チャープの発生を抑制することができる。
<Operation of optical phase modulator>
In the phase modulator 200 according to the present embodiment, the light incident on the input waveguide 110 is equally divided into two lights by the splitter 120. In the upper arm 130, the optical signal propagates through the waveguide 131, undergoes a phase shift due to a change in refractive index by the phase shifter 132, propagates through the waveguide 133, and enters the coupling unit 150. On the other hand, in the lower arm 240, the optical signal propagates through the waveguide core 241 imparted with bending loss, undergoes a phase shift by the phase shifter 142, propagates through the waveguide 143, and enters the coupling unit 150. .
The loss α 2 of the second modulator arm 240 includes a propagation loss change Δα 2, adjust caused by adjusting the bending loss of the bent portion. Accordingly, the waveguide bending loss of the bent portion is adjusted by reducing and expanding the bending radius, and the influence of the propagation loss change Δα 2, plasma of the modulator 142 of the lower arm 240 modulated by the influence of the carrier plasma dispersion effect is adjusted. By relatively reducing the frequency chirp, generation of frequency chirp at the time of bit transition can be suppressed.

本実施の形態によれば、導波路コアの曲げ半径を制御することによって伝搬損失を調整するので、導波路コアの幅を制御する第1の実施の形態に較べると、作製プロセス上の精度が緩和されるという利点がある。   According to the present embodiment, the propagation loss is adjusted by controlling the bending radius of the waveguide core. Therefore, compared with the first embodiment in which the width of the waveguide core is controlled, the accuracy in the manufacturing process is improved. There is an advantage of mitigation.

<その他の実施の形態>
上述した実施の形態においては、シリコン導波路からなるマッハツェンダ干渉型位相変調器を例に説明したが、本発明では、屈折率と独立して損失を調整できる機構であれば、位相変調器の材料と干渉構造に依存しない。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, a Mach-Zehnder interference type phase modulator made of a silicon waveguide has been described as an example. However, in the present invention, any material can be used as long as the loss can be adjusted independently of the refractive index. And does not depend on the interference structure.

また、上述した2つの実施の形態では、それぞれシリコン導波路コアの幅を変えることや、シリコン導波路コアの曲げ半径を制御することによって、伝搬損失を調整するものとして説明したが、本発明における損失調整の手段は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
例えば、損失調整部として、少なくとも一方のシリコン導波路コアの少なくとも一部に、不純物をドーピングした不純物導入部を形成してもよい。シリコンは不純物濃度に応じて光吸収を調整することができるので、このような不純物導入部を設けることによって、変調器アームの伝搬損失を調整することができる。このような不純物導入部は、位相シフタ(位相変調部)を形成するプロセスにおいて、シリコン層の所定の領域に不純物を導入した後にシリコン導波路コアを形成することによって、同時に作製することができる。
In the two embodiments described above, the propagation loss is adjusted by changing the width of the silicon waveguide core or by controlling the bending radius of the silicon waveguide core. The means for loss adjustment is not limited to these embodiments.
For example, as the loss adjusting part, an impurity introducing part doped with impurities may be formed in at least a part of at least one silicon waveguide core. Since silicon can adjust the light absorption according to the impurity concentration, the propagation loss of the modulator arm can be adjusted by providing such an impurity introduction portion. Such an impurity introducing portion can be simultaneously formed by forming a silicon waveguide core after introducing impurities into a predetermined region of the silicon layer in a process of forming a phase shifter (phase modulating portion).

更には、本発明では、第1の変調器アームにおける光信号の位相のシフトに依存しない伝搬損失と、第2の変調器アームにおける光信号の位相のシフトに依存しない伝搬損失とが互いに異なっていればよく、すなわち、2つの変調器アームの間で位相シフトに依存しない伝搬損失に非対称性を持たせることができればよい。したがって、上述した実施の形態のように、導波路の一部に損失調整部を設けてもよいし、2つの変調器アームの間で、導波路コアの形状またはサイズ(光信号の伝搬方向に垂直な断面の面積および形状の少なくとも1つ)に違いを持たせてもよい。   Furthermore, in the present invention, the propagation loss that does not depend on the phase shift of the optical signal in the first modulator arm is different from the propagation loss that does not depend on the phase shift of the optical signal in the second modulator arm. In other words, it is only necessary to provide an asymmetry in the propagation loss that does not depend on the phase shift between the two modulator arms. Therefore, as in the embodiment described above, a loss adjusting unit may be provided in a part of the waveguide, and the shape or size of the waveguide core (in the propagation direction of the optical signal) between the two modulator arms. There may be a difference in at least one of the area and shape of the vertical cross section.

本発明は、光通信および光通信デバイスの分野に利用することができる。   The present invention can be used in the fields of optical communication and optical communication devices.

110…入力導波路、120…分岐部、130、140、240…変調器アーム、131、133、141、143、241…光導波路(コア)、132、142…位相シフタ、141’、241’…損失調整部、150…結合部、160…出力導波路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Input waveguide, 120 ... Branch part, 130, 140, 240 ... Modulator arm, 131, 133, 141, 143, 241 ... Optical waveguide (core), 132, 142 ... Phase shifter, 141 ', 241' ... Loss adjustment unit, 150 ... coupling unit, 160 ... output waveguide.

Claims (7)

入射された光信号を2つに分岐する分岐部と、
この分岐部によって分岐された第1の光信号を伝搬する第1の光導波路と、
前記分岐部によって分岐された第2の光信号を伝搬する第2の光導波路と、
前記第1の光導波路に設けられ、前記第1の光信号の位相をシフトする第1の位相変調部と、
前記第2の光導波路に設けられ、前記第2の光信号の位相をシフトする第2の位相変調部と、
前記第1の光導波路を伝搬した前記第1の光信号と前記第2の光導波路を伝搬した前記第2の光信号とを合波して出射する結合部と
を備え、
前記第1の位相変調部による前記第1の光信号の位相のシフトに依存しない前記第1の光導波路の光伝搬損失と、前記第2の位相変調部による前記第2の光信号の位相のシフトに依存しない前記第2の光導波路の光伝搬損失とが互いに異なる
ことを特徴とする光位相変調器。
A branching section for splitting the incident optical signal into two;
A first optical waveguide for propagating a first optical signal branched by the branch portion;
A second optical waveguide for propagating a second optical signal branched by the branch part;
A first phase modulation unit that is provided in the first optical waveguide and shifts a phase of the first optical signal;
A second phase modulation unit provided in the second optical waveguide and configured to shift a phase of the second optical signal;
A coupling portion for combining and emitting the first optical signal propagated through the first optical waveguide and the second optical signal propagated through the second optical waveguide;
The optical propagation loss of the first optical waveguide independent of the phase shift of the first optical signal by the first phase modulation unit, and the phase of the second optical signal by the second phase modulation unit An optical phase modulator characterized in that the optical propagation loss of the second optical waveguide independent of shift is different from each other.
請求項1に記載された光位相変調器において、
前記第1の光導波路および前記第2の光導波路の少なくとも1つは、当該光導波路の光伝搬損失を調整する損失調整部を備える
ことを特徴とする光位相変調器。
The optical phase modulator as claimed in claim 1.
At least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide includes a loss adjusting unit that adjusts an optical propagation loss of the optical waveguide.
請求項2に記載された光位相変調器において、
前記損失調整部は、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路の部分であって、光信号の伝搬方向に垂直な当該光導波路の断面の面積および形状の少なくとも一つが前記伝搬方向に沿って変化する部分である
ことを特徴とする光位相変調器。
The optical phase modulator according to claim 2, wherein
The loss adjusting unit is
A portion of the first optical waveguide or the second optical waveguide, wherein at least one of the cross-sectional area and shape perpendicular to the propagation direction of the optical signal changes along the propagation direction. An optical phase modulator comprising:
請求項2に記載された光位相変調器において、
前記損失調整部は、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路の一部に形成され、当該光導波路を所定の曲率半径で屈曲させた屈曲部である
ことを特徴とする光位相変調器。
The optical phase modulator according to claim 2, wherein
The loss adjusting unit is
An optical phase modulator, wherein the optical phase modulator is a bent portion formed in a part of the first optical waveguide or the second optical waveguide, wherein the optical waveguide is bent with a predetermined radius of curvature.
請求項2に記載された光位相変調器において、
前記第1の光導波路および前記第2の光導波路は、シリコンからなるコアを有し、
前記損失調整部は、
前記第1の光導波路または前記第2の光導波路の前記コアの少なくとも一部に不純物が導入された不純物導入部である
ことを特徴とする光位相変調器。
The optical phase modulator according to claim 2, wherein
The first optical waveguide and the second optical waveguide have a core made of silicon,
The loss adjusting unit is
An optical phase modulator comprising an impurity introduction portion in which an impurity is introduced into at least a part of the core of the first optical waveguide or the second optical waveguide.
請求項1に記載された光位相変調器において、
前記第1の光導波路および前記第2の光導波路の光信号の伝搬方向に垂直な断面の面積および形状の少なくとも一つは、互いに異なる
ことを特徴とする光位相変調器。
The optical phase modulator as claimed in claim 1.
An optical phase modulator characterized in that at least one of an area and a shape of a cross section perpendicular to an optical signal propagation direction of the first optical waveguide and the second optical waveguide is different from each other.
請求項1乃至6のいずれか一つに記載された光位相変調器において、
前記第1の光導波路および前記第2の光導波路は、それぞれ半導体からなるコアを有し、
前記第1の位相変調部および前記第2の位相変調部は、それぞれ前記コアに注入されるキャリアの供給源となるn型半導体およびp型半導体の少なくとも一つと、前記コアへのキャリアの注入を制御する電極とを備え、キャリアプラズマ分散効果により光信号の位相をシフトする
ことを特徴とする光位相変調器。
The optical phase modulator according to any one of claims 1 to 6,
Each of the first optical waveguide and the second optical waveguide has a core made of a semiconductor,
The first phase modulation unit and the second phase modulation unit respectively inject at least one of an n-type semiconductor and a p-type semiconductor serving as a supply source of carriers injected into the core, and inject carriers into the core. An optical phase modulator comprising: an electrode to be controlled; and a phase of an optical signal shifted by a carrier plasma dispersion effect.
JP2011131993A 2011-06-14 2011-06-14 Optical phase modulator Active JP5795500B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011131993A JP5795500B2 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Optical phase modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011131993A JP5795500B2 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Optical phase modulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013003236A true JP2013003236A (en) 2013-01-07
JP5795500B2 JP5795500B2 (en) 2015-10-14

Family

ID=47671898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011131993A Active JP5795500B2 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Optical phase modulator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5795500B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013062096A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 株式会社フジクラ Optical element and mach-zehnder optical waveguide element
JP2016522450A (en) * 2013-06-12 2016-07-28 メドルミクス, エセ.エレ.Medlumics, S.L. Electro-optic silicon based phase modulator with zero residual amplitude modulation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006039037A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor optical delay interferometer
WO2010144346A2 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 4Lightwire, Inc. Silicon-based optical modulator with improved efficiency and chirp control
JP2011022390A (en) * 2009-07-16 2011-02-03 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical phase modulator and optical phase modulation device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006039037A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor optical delay interferometer
WO2010144346A2 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 4Lightwire, Inc. Silicon-based optical modulator with improved efficiency and chirp control
JP2011022390A (en) * 2009-07-16 2011-02-03 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical phase modulator and optical phase modulation device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6015030622; Yuxin Wei et al.: 'Chirp Characteristics of Silicon Mach-Zehnder Modulator Under Small-Signal Modulation' Journal of Lightwave Technology Vol.29,No.7, 20110401, 1011-1017 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013062096A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 株式会社フジクラ Optical element and mach-zehnder optical waveguide element
US9110348B2 (en) 2011-10-26 2015-08-18 Fujikura, Ltd. Optical element and Mach-Zehnder optical waveguide element
JP2016522450A (en) * 2013-06-12 2016-07-28 メドルミクス, エセ.エレ.Medlumics, S.L. Electro-optic silicon based phase modulator with zero residual amplitude modulation

Also Published As

Publication number Publication date
JP5795500B2 (en) 2015-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8149492B2 (en) Optical modulator
Thomson et al. High performance Mach–Zehnder-based silicon optical modulators
JP4696264B2 (en) Optical FSK / SSB modulator with intensity balance function
US20160103281A1 (en) Polarization beam splitter and optical device
US9217883B2 (en) Optical modulator module, integrated circuit for driving optical modulator, and method for modulating optical signal
JP2019152732A (en) Light modulator and optical transceiver module using the same
US10409093B2 (en) Optical apparatus
CN112114446B (en) Silicon optical modulator, optical transmitting device and optical signal modulation method
JP2007248850A (en) Mach-zehnder type semiconductor element and control method thereof
US9726822B1 (en) Optical integrated circuit
JP4631006B2 (en) Automatic adjustment system for FSK modulator
US20150063742A1 (en) Method for modulating a carrier light wave
US9377666B2 (en) Light modulator
US8755641B2 (en) Optical modulator
JP6306939B2 (en) Control method of Mach-Zehnder type optical modulator
JP5795500B2 (en) Optical phase modulator
CN110149153B (en) Optical modulator, modulation method and optical modulation system
US9298024B2 (en) Semiconductor Mach-Zender modulator and method to drive the same
JP2014191218A (en) Optical modulator
Ueda et al. InP PIC technologies for high-performance Mach-Zehnder modulator
CN113204132B (en) End face coupler and preparation method thereof
JP5945240B2 (en) Optical phase modulator
JP2013160789A (en) Asymmetric branch coupler integrated electro-absorption optical intensity modulator and wavelength division multiplexing transmitter
JP4686785B2 (en) Photoelectric oscillator and optoelectric oscillation method
Aihara et al. 56-Gbit/s operations of Mach-Zehnder modulators using 300-µm-long membrane InGaAsP phase shifters and SiN waveguides on Si

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130729

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140319

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140624

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150811

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150813

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5795500

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150