光学装置和光学通信设备的制作方法

1.本文所讨论的实施方式涉及光学装置和光学通信设备。


背景技术：

2.传统的光调制器包括例如布置在基板上的光波导和布置在光波导附近的调制单元。调制单元包括信号电极和接地电极，并且如果电压被施加到信号电极，则在光波导中产生电场，光波导的折射率通过光波导中的电场而改变，并且光的相位改变。光波导构成马赫-曾德尔(mach-zehnder)干涉仪，并且光输出由于光波导之间的光的相位差而改变。
3.在光调制器中，例如，集成有用于四个通道的马赫-曾德尔调制器。马赫-曾德尔调制器中的每一个包括射频(rf)调制单元和直流(dc)调制单元。将具有例如几十ghz的带宽的高频信号输入到rf调制单元的电极，并且执行高速调制。此外，向dc调制单元的电极施加偏置电压，并且偏置电压被调节成使得电信号的开/关对应于光信号的开/关。
4.光调制器的光波导例如构成马赫-曾德尔干涉仪，并且输出例如由于并行布置的多个光波导之中的光的相位差而被x偏振和y偏振的iq信号。另外，四个通道中的每两个的输出被多路传输成使得形成两个iq信号，并且两个iq信号中的一个经受偏振旋转，进一步通过偏振射束组合器经受双偏振，然后输出。
5.相比之下，作为光波导，例如已知通过使诸如钛的金属从基板的表面扩散而形成在不与信号电极重叠的位置处的扩散光波导。图9是示出传统dc调制单元100的示例的示意性截面图。图9所示的dc调制单元100包括作为ln晶体的铌酸锂(ln：linbo3)基板101、和在ln基板101的表面上形成的扩散光波导102。此外，dc调制单元100包括覆盖ln基板101上的扩散光波导102的缓冲层103，以及层压在缓冲层103上的电极104。电极104包括信号电极104a和一对接地电极104b。
6.扩散光波导102被布置在不与信号电极104a和一对接地电极104b重叠的位置处。缓冲层103的组成和膜厚被确定为使得电阻值被减小以防止dc漂移(由施加的偏置电压引起的发射光的暂时改变)。
7.然而，扩散光波导102中的光限制较低，使得电场施加效率降低并且驱动电压增加。为了应对这个问题，已经提出了薄膜光波导，其中在不与信号电极重叠的位置处形成使用由ln晶体制成的薄膜的光波导。在薄膜光波导中，与其中金属被扩散的扩散光波导相比，可以增加光限制，从而可以提高电场施加效率并降低驱动电压。
8.图10是示出传统dc调制单元200的示例的示意性截面图。图10所示的dc调制单元200包括由硅(si)等制成的支撑基板201和层压在支撑基板201上的中间层202。另外，dc调制单元200包括层压在中间层202上的薄膜ln基板203以及层压在薄膜ln基板203上的由sio2制成的缓冲层204。
9.薄膜ln基板203用作向上突出的凸形的薄膜光波导206。薄膜光波导206中的每一个是包括肋206a和形成在肋206a两侧的板206b的肋波导。此外，肋206a和板206b被缓冲层204覆盖，并且具有共面波导(cpw)结构的信号电极205a(205)和一对接地电极205b(205)被
布置在缓冲层204的表面上。换句话说，信号电极205a和夹着信号电极205a的一对接地电极205b布置在缓冲层204上。同时，缓冲层204能够防止传播穿过薄膜光波导206的光被信号电极205a和接地电极205b吸收。
10.在薄膜ln基板203上，在信号电极205a与接地电极205b中的每一个之间的位置处形成有凸形的薄膜光波导206。此外，在信号电极205a和接地电极205b中的每一个之间的位置处的缓冲层204包括覆盖薄膜光波导206的肋206a的台阶部分204a。缓冲层204包括覆盖薄膜光波导206的板206b的部分204b。
11.利用如上所述的薄膜光波导206，通过向信号电极205a施加偏置电压以产生电场并改变薄膜光波导206的折射率，可以调制传播穿过薄膜光波导206的光。
12.在dc调制单元200中，设置反馈电路，该反馈电路通过抽头耦合器分离作为监测光的从薄膜光波导206输出的光的一部分，并且基于分离的监测光的光强度来调节施加到信号电极205a的偏置电压。反馈电路中使用的抽头耦合器构造有定向耦合器，该定向耦合器包括布置在薄膜光波导206中的两个波导。在反馈电路中，为了精确地监测光强度，重要的是使抽头耦合器的分离比稳定。
13.专利文献1：日本公开专利公报no.s61-28925
14.专利文献2：日本公开专利公报no.2020-134874
15.在由薄膜ln晶体形成的薄膜光波导206中，光限制增加，使得光集中在特定部分上。然而，在与薄膜光波导206相邻定位的抽头耦合器的波导中，用于薄膜光波导206中的光传播的定向耦合减少。另外，抽头耦合器的分离比很大程度上依赖于抽头耦合器中的波导的宽度，使得在抽头耦合器中，分离比由于波导的宽度的制造误差的影响而很大程度地变化。结果，波导的宽度的制造误差增加了由抽头耦合器分离的监测光的值的变化。
16.因此，本发明的实施方式的一个方面的目的是提供一种能够确保稳定的分离比的光学装置等。


技术实现要素：

17.根据实施方式的方面，一种光学装置包括调制器和抽头耦合器。调制器包括光波导和电极。光波导由薄膜铌酸锂(ln)基板形成。光穿过光波导。电极向光波导施加电压。调制器根据光波导中的电场来调制穿过光波导的光的相位，该电场对应于该电压。抽头耦合器包括由薄膜ln基板形成的至少一部分。抽头耦合器分离穿过光波导的内部的光的一部分。抽头耦合器包括延迟干涉仪，该延迟干涉仪以与从光波导穿过抽头耦合器的内部的光的相位差相对应的分离比分离穿过光波导的光的一部分。
附图说明
18.图1是示出根据实施方式的光学通信设备的构造的示例的框图；
19.图2是示出根据第一实施方式的光调制器的构造的示例的示意性平面图；
20.图3是示出抽头耦合器的构造的示例的示意性平面图；
21.图4是示出第一dc调制单元的示例的示意性截面图；
22.图5是示出根据第二实施方式的抽头耦合器的构造的示例的示意性平面图；
23.图6是示出根据第三实施方式的抽头耦合器的构造的示例的示意性平面图；
24.图7是示出根据第四实施方式的光调制器的构造的示例的示意性平面图；
25.图8是示出根据第五实施方式的抽头耦合器的构造的示例的示意性平面图；
26.图9是示出传统dc调制单元的示例的示意性截面图；以及
27.图10是示出传统dc调制单元的示例的示意性截面图。
具体实施方式
28.将参照附图说明本发明的优选实施方式。本发明不受以下实施方式限制。
29.[a]第一实施方式
[0030]
图1是示出根据第一实施方式的光学通信设备1的构造的示例的框图。图1中所示的光学通信设备1在输出侧处连接到光纤2a(2)，在输入侧处连接到光纤2b(2)。光学通信设备1包括数字信号处理器(dsp)3、光源4、光调制器5和光接收器6。dsp 3是执行数字信号处理的电气部件。例如，dsp 3对传输数据进行诸如编码的处理，产生包括传输数据的电信号，并将产生的电信号输出到光调制器5。此外，dsp 3从光接收器6获取包括接收数据的电信号，对获取的电信号执行诸如解码的处理，并获得接收数据。
[0031]
光源4包括例如激光二极管等，产生预定波长的光，并将光供应到光调制器5和光接收器6。光调制器5是通过使用从dsp 3输出的电信号对从光源4供应的光进行调制并将获得的光传输信号输出到光纤2a的光学装置。光调制器5是光学装置，例如铌酸锂(ln：linbo3)光调制器，其包括例如ln光波导和调制单元。ln光波导由ln晶体制成的基板形成。光调制器5在从光源4供应的光传播穿过ln光波导时通过输入到调制单元的电信号来调制光，并产生光传输信号。
[0032]
光接收器6从光纤2b接收光信号，并通过使用从光源4供应的光来解调接收的光信号。然后，光接收器6将解调的接收的光信号转换成电信号，并将转换的电信号输出到dsp 3。
[0033]
图2是示出根据第一实施方式的光调制器5的构造的示例的示意性平面图。图2所示的光调制器5在输入侧连接到来自光源4的光纤4a，并且在输出侧连接到用于输出传输信号的光纤2a。光调制器5包括输入单元11、调制单元12、输出单元13、电极14、射频(rf)输入单元15和rf端接器16。
[0034]
输入单元11包括连接到光纤4a的单个ln波导11a，以及第一分支部分11b。ln波导11a是连接到光纤4a的单个ln波导。第一分支部分11b将ln波导11a和ln波导21a光耦合到调制单元12中，并以1:1对来自ln波导11a的光进行光分离。
[0035]
调制单元12包括第一向外路径单元21、第一转向单元22、第一返回路径单元23、第二转向单元24、第二向外路径单元25、第三转向单元26和第二返回路径单元27。
[0036]
第一向外路径单元21是将输入单元11和第一转向单元22光耦合的部件。第一向外路径单元21包括两个ln波导21a、两个第二分支部分21b、四个ln波导21c、四个第三分支部分21d、八个ln波导21e和四个第一直流(dc)调制单元21f。ln波导21a是将输入单元11中的第一分支部分11b与第二分支部分21b光耦合的ln波导。第二分支部分21b中的每一个将ln波导21a中的一个和ln波导21c中的两个光耦合，并以1:1光分离来自ln波导21a的光。ln波导21c是将第二分支部分21b和第三分支部分21d光耦合的ln波导。第三分支部分21d中的每一个将ln波导21c中的一个和ln波导21e中的两个光耦合，并以1:1光分离来自ln波导21c的
光。
[0037]
第一dc调制单元21f由子方马赫-曾德尔(mz)干涉仪形成。第一dc调制单元21f中的每一个包括ln波导21e中的两个和电极14。电极14包括第一dc信号电极14a1和一对第一dc接地电极14b1。同时，ln波导21e例如是通过使用薄膜ln基板53形成的肋光波导。薄膜ln基板53在ln晶体的晶轴的z方向上具有自发偏振(spontaneous polarization)，因此在薄膜ln晶体中具有内部电场。ln波导21c的光传播方向与薄膜ln晶体的y轴方向对应。第一dc调制单元21f中的每一个根据从电极14施加到ln波导21e中的每一个的电压在ln波导21e中的每一个中产生电场，并根据该电场调节ln波导21e中的每一个的折射率。此外，第一dc调制单元21f中的每一个根据ln波导21e中的每一个的调节的折射率来调节穿过ln波导21e中的每一个的光的相位，并根据光的相位差来调制光。
[0038]
第一转向单元22是将第一向外路径单元21和第一返回路径单元23光耦合的部件。第一转向单元22包括八个ln波导22a。同时，ln波导22a的光传播方向与薄膜ln晶体的z轴方向大致对应。
[0039]
第一返回路径单元23是将第一转向单元22和第二转向单元24光耦合的部件。第一返回路径单元23包含八个ln波导23a和四个射频(rf)调制单元23b。
[0040]
rf调制单元23b中的每一个包括ln波导23a中的两个和电极14。电极14包括rf信号电极14a2和一对rf接地电极14b2。同时，ln波导23a例如是通过使用薄膜ln基板53形成的肋光波导。薄膜ln基板53在ln晶体的晶轴的z方向上具有自发偏振，并且因此在ln晶体中具有内部电场。ln波导23a的光传播方向与薄膜ln晶体的y轴方向对应。rf调制单元23b中的每一个根据从电极14施加到ln波导23a中的每一个的电压在ln波导23a中的每一个中产生电场，并根据该电场调节ln波导23a中的每一个的折射率。另外，rf调制单元23b中的每一个根据ln波导23a中的每一个的调节折射率来调节穿过ln波导23a中的每一个的光的相位，并根据光的相位差调制光。
[0041]
rf输入单元15与rf调制单元23b的rf信号电极14a2连接，向rf信号电极14a2施加电压(高频信号)。rf端接器16与rf调制单元23b中的rf接地电极14b2连接，与rf信号电极14a2的终端连接，防止rf信号电极14a2传输的信号的不需要的反射。
[0042]
第二转向单元24是将第一返回路径单元23与第二向外路径单元25光耦合的部件。第二转向单元24包含八个ln波导24a。同时，ln波导24a的光传播方向与薄膜ln晶体的z轴方向大致对应。
[0043]
第二向外路径单元25是将第二转向单元24和第三转向单元26光耦合的部件。第二向外路径单元25包括四个第一多路传输单元25a、四个ln波导25b、两个dc调制单元25c和两个第二多路传输单元25d。第一多路传输单元25a中的每一个将ln波导24a中的两个和ln波导25b中的一个光耦合，并且多路传输来自ln波导24a的光。
[0044]
第二dc调制单元25c由主侧mz干涉仪形成。第二dc调制单元25c中的每一个包括ln波导25b中的两个和电极14。电极14包括第二dc信号电极14a3和一对第二dc接地电极14b3。同时，ln波导25b例如是通过使用薄膜ln基板53形成的肋光波导。薄膜ln基板53在ln晶体的晶轴的z方向上具有自发偏振，并且因此在薄膜ln晶体中具有内部电场。ln波导25b的光传播方向与薄膜ln晶体的y轴方向对应。第二dc调制单元25c中的每一个根据从电极14施加到ln波导25b中的每一个的电压在ln波导25b中的每一个中产生电场，并且根据该电场调节ln
波导25b中的每一个的折射率。此外，第二dc调制单元25c中的每一个根据ln波导25b中的每一个的调节的折射率来调节穿过ln波导25b中的每一个的光的相位，并根据光的相位差来调制光。第二多路传输单元25d中的每一个将ln波导25b中的两个和ln波导26a中的一个光耦合，并且多路传输来自ln波导25b中的每一个的光。
[0045]
第三转向单元26是将第二向外路径单元25和第二返回路径单元27光耦合的部件。第三转向单元26包括两个ln波导26a。同时，ln波导26a的光传播方向与薄膜ln晶体的z轴方向大致对应。ln波导26a中的每一个是将第二向外路径单元25中的第二多路传输单元25d中的每一个和第二返回路径单元27中的ln波导27a中的每一个光耦合的波导。
[0046]
第二返回路径单元27是将第三转向单元26和输出单元13光耦合的部件。第二返回路径单元27包括两个ln波导27a。同时，ln波导27a的光传播方向与薄膜ln晶体的y轴方向对应。ln波导27a中的每一个是将第三转向单元26中的ln波导26a中的每一个和输出单元13光耦合的波导。
[0047]
输出单元13包括两个ln波导13a、偏振旋转器(pr)13b和偏振射束组合器(pbc)13c。pr 13b将从第二dc调制单元25c中的一个输入的i信号或q信号旋转90度，并获得旋转90度的竖直偏振光信号。然后，pr 13b将竖直偏振光信号输入到pbc 13c。pbc 13c多路传输从pr 13b输入的竖直偏振光信号和从第二dc调制单元25c中的另一个输入的水平偏振光信号，并输出双偏振(dual-polarized)信号。
[0048]
抽头耦合器30被布置在第二返回路径单元27中的ln波导27a和输出单元13中的ln波导13a之间。抽头耦合器30被布置在ln波导27a和ln波导13a之间，将从ln波导27a输入的光的一部分作为监测光输出，并且将剩余的光输出到输出单元13中的ln波导13a。抽头耦合器30中的每一个包括延迟干涉仪300，该延迟干涉仪以与从ln波导27a穿过抽头耦合器30的光的相位差相对应的分离比分离穿过ln波导27a的光的一部分。
[0049]
图3是示出抽头耦合器30的构造的示例的示意性平面图。图3所示的抽头耦合器30的延迟干涉仪300包括第一耦合器31、第二耦合器32、将第一耦合器31和第二耦合器32光耦合的第一波导33和第二波导34、以及监测器35。
[0050]
第一耦合器31是接收来自ln波导27a的光的输入，分离输入光，并将分离的光输出到第一波导33和第二波导34的多模干涉(mmi)耦合器。同时，作为耦合器，例如已知定向耦合器和mmi耦合器这两种耦合器。定向耦合器的分离比高度取决于波导的宽度，并且分离比由于波导的宽度的制造误差而变化。相反，mmi耦合器的分离比较少地取决于波导的宽度，并且即使在波导的宽度中出现制造误差，分离比的变化也保持为较低。因此，采用mmi耦合器作为第一耦合器31。第一耦合器31是具有双输入和双输出的mmi耦合器。
[0051]
第一波导33是由薄膜ln基板53形成的、将从第一耦合器31分离的光的一部分输入到第二耦合器32的波导。第二波导34是由薄膜ln基板53形成的、将从第一耦合器31分离的光的其它部分输入到第二耦合器32的波导。第二波导34与第一波导33相比通过增加光程而构成延迟单元。例如，第二波导34是包括其中光传播方向(晶轴的大致z轴方向)与第一波导33的光传播方向(晶轴的y轴方向)不同的部分的弯曲波导。换句话说，例如与第一波导33的波导长度相比第二波导34的波导长度增加。结果，在穿过第一波导33的光的一部分与穿过第二波导34的光的其它部分之间出现相位差。
[0052]
第二耦合器32多路传输从第一波导33输入的光的一部分和从第二波导34输入的
光的其它部分，并以与相位差相对应的分离比分离具有相位差的多路传输光。第二耦合器32将多路传输的光的一部分作为监测光输出到监测器35，将剩余的光输出到ln波导13a。第二耦合器32是mmi耦合器。监测器35接收由第二耦合器32分离的监测光，并将监测光的光强度作为监测结果输出到dsp 3。监测器35是检测器光电二极管(mpd)。dsp 3基于监测器35的监测结果来调节施加到第一dc调制单元21f、rf调制单元23b、第二dc调制单元25c的驱动电压。
[0053]
下面将详细描述根据第一实施方式的光调制器5的构造。图4是示出第一dc调制单元21f的示例的示意性截面图。同时，为了便于说明，在图4的示意性截面图中示出了单个mz干涉仪，尽管在图2中示出了由四个mz干涉仪形成第一dc调制单元21f的情况。另外，关于第二dc调制单元25c，尽管示出了由两个mz干涉仪形成第二dc调制单元25c的情况，但是mz干涉仪中的每一个具有与第一dc调制单元21f相同的构造，因此相同的部件由相同的附图标记指示，并且将省略相同构造和操作的说明。图4所示的第一dc调制单元21f具有支撑基板51和层压在支撑基板51上的中间层52。此外，第一dc调制单元21f包括作为层压在中间层52上的薄膜ln晶体的薄膜ln基板53、层压在薄膜ln基板53上的缓冲层54、以及电极。电极14包括第一dc信号电极14a1和该对第一dc接地电极14b1。
[0054]
支撑基板51是由例如si、ln等制成的基板。中间层52是由折射率比ln低的透明材料例如sio2或tio2制成的层。类似地，缓冲层54是由折射率比ln低的透明材料诸如sio2或tio2制成的层。
[0055]
薄膜ln基板53用作向上突出的凸形的薄膜光波导60。薄膜光波导60是第一dc调制单元21f的ln波导21e。薄膜光波导60中的每一个是包括肋60a和形成在肋60a的两侧的板60b的肋光波导。肋60a中的每一个包括肋60a的上表面和肋60a的侧壁表面。同时，薄膜光波导60例如是ln光波导11a、21a、21c、21e、22a、23a、24a、25b、26a、27a、13a等。另外，薄膜光波导60被缓冲层54覆盖。缓冲层54被布置成防止传播穿过薄膜光波导60的光被电极14吸收。
[0056]
缓冲层54包括覆盖薄膜光波导60的肋60a的上表面60a1的部分54a和覆盖薄膜光波导60的板60b的部分54b。第一dc信号电极14a1和该对第一dc接地电极14b1被布置在缓冲层54上。
[0057]
薄膜光波导60中的肋60a用作位于第一dc信号电极14a1与第一dc接地电极14b1中的每一个之间的薄膜光波导60。薄膜光波导60中的板60b用作位于第一dc信号电极14a1和第一dc接地电极14b1处的薄膜光波导60。
[0058]
薄膜ln基板53的厚度为0.5至3微米(μm)的薄膜光波导60夹在中间层52和缓冲层54之间。用作薄膜光波导60的肋60a的宽度例如为约1至8μm。
[0059]
第一dc信号电极14a1是由金属材料例如金或铜制成的电极，例如具有2至10μm的宽度，并且具有1至20μm的厚度。第一dc接地电极14b1是由金属材料例如金或铜制成的电极，并且例如具有1μm或更大的厚度。如果与从dsp 3输出的电信号相对应的偏置电压被施加到第一dc信号电极14a1，则产生沿从第一dc信号电极14a1到第一dc接地电极14b1的方向的电场，并且该电场被施加到薄膜光波导60。结果，薄膜光波导60的折射率根据将电场施加到薄膜光波导60而改变，并且变得可以调制传播穿过薄膜光波导60的光。
[0060]
抽头耦合器30中的第一耦合器31将来自薄膜光波导60的光分成用于第一波导33和第二波导34的光的部分。第二耦合器32多路传输来自第一波导33的光的一部分和来自第
二波导34的光的其它部分，以与相位差相对应的分离比来分离多路传输的光，将监测光输出到监测器35，并且将剩余的光输出到薄膜光波导60(ln波导13a)。
[0061]
监测器35从第二耦合器32接收与该分离比相对应的监测光，并且根据监测光的光强度来调节第一dc调制单元21f、第二dc调制单元25c和rf调制单元23b的驱动电压。
[0062]
在第一实施方式的抽头耦合器30中，第一波导33和第二波导34被布置在第一耦合器31和第二耦合器32之间，根据第一波导33和第二波导34之间的光程差而出现光的相位差，并且设定与该相位差相对应的分离比。换句话说，抽头耦合器30的分离比是基于第一波导33与第二波导34之间的光程差而确定的，因此，与常规技术同样，不易受波导的宽度的制造误差影响。结果，即使使用具有强光学限制的薄膜光波导60并且在抽头耦合器30中出现波导的宽度的制造误差，也能够使抽头耦合器30的分离比稳定。
[0063]
抽头耦合器30包括延迟干涉仪300，该延迟干涉仪以与从薄膜光波导60穿过抽头耦合器30的光的相位差相对应的分离比分离透射光的一部分。结果，即使使用具有强光学限制的薄膜光波导60并且在抽头耦合器30中出现波导的宽度的制造误差，也能够使抽头耦合器30的分离比稳定。
[0064]
延迟干涉仪300中的第二耦合器32多路传输来自第一波导33的光的一部分和来自第二波导34的光的其它部分，并且以与相位差相对应的分离比来分离具有相位差的多路传输的光。结果，可以使抽头耦合器30的分离比稳定。
[0065]
此外，采用mmi耦合器作为抽头耦合器30的第一耦合器31和第二耦合器32，使得即使出现波导的宽度的制造误差，也可以减小分离比的变化。
[0066]
同时，已经示出了这样的情况，其中，在第一实施方式的抽头耦合器30中，第一波导33和第二波导34具有不同的光程，以便调节穿过第一波导33和第二波导34的光的相位差。此外，已经示出了这样的情况，其中，作为设定第一波导33和第二波导34之间的不同光程的方法，第二波导34具有弯曲形状，以与第一波导33的波导长度相比增加波导长度。然而，实施方式不限于弯曲形状，并且只要与第一波导33相比第二波导34的波导长度增加，适当的改变是可应用的。
[0067]
此外，已经示出了通过设定两个波导、即第一波导33和第二波导34的不同长度来设定抽头耦合器30的分离比的情况，但是适当的改变是可应用的；例如，可以通过调节施加到波导的驱动电压来改变相位差，而不是改变第一波导33和第二波导34的长度，来设定分离比。
[0068]
同时，已经示出了第一实施方式的抽头耦合器30中的第一耦合器31是具有双输入和双输出的mmi耦合器的情况，但是第一耦合器31可以是具有单输入和双输出的mmi耦合器，并且该实施方式将在下面作为第二实施方式进行描述。
[0069]
[b]第二实施方式
[0070]
图5是示出根据第二实施方式的抽头耦合器30a的构造的示例的示意性平面图。同时，与根据第一实施方式的光学通信设备1的那些部件相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对相同构造和操作的说明。图5所示的抽头耦合器30a与图3所示的抽头耦合器30的不同之处在于，使用具有单输入和双输出的第一耦合器31a，而不是具有双输入和双输出的第一耦合器31。
[0071]
具有单输入和双输出的第一耦合器31a的波导长度的尺寸在物理上比具有双输入
和双输出的第一耦合器31短。第一耦合器31的输入与薄膜光波导60光耦合，并且来自薄膜光波导60的光被分成用于第一波导33和第二波导34的光的部分。
[0072]
根据第二实施方式的抽头耦合器30a采用具有单输入和双输出的第一耦合器31a，代替具有双输入和双输出的第一耦合器31，使得与根据第一实施方式的抽头耦合器30相比，可以减小光传播方向上的尺寸。结果，可以有助于减小光学通信设备1的尺寸。
[0073]
同时，已经示出了这样的情况，其中在根据第一实施方式的抽头耦合器30中，连接第一耦合器31和第二耦合器32的第二波导34具有弯曲形状以构成延迟单元。然而，当第二波导34具有弯曲形状时，弯曲的第二波导34的电场的定向偏离晶轴的z轴方向，因此，自发偏振的内部电场的定向(z轴方向)与延迟干涉仪300的第二波导34中的电场的定向变得不同。下面将描述抽头耦合器30的实施方式作为第三实施方式，在该抽头耦合器中，自发偏振的内部电场的定向(z轴方向)和延迟干涉仪300的第二波导34中的电场的定向被设定为相同。
[0074]
[c]第三实施方式
[0075]
图6是示出根据第三实施方式的抽头耦合器30b的构造的示例的示意性平面图。图6所示的抽头耦合器30b与图5所示的抽头耦合器30a的不同之处在于，第二波导34a具有线性形状，使得第二波导34a的电场的定向与第一波导33的电场的定向相同，即，与晶轴的z轴方向相同。与第一波导33的宽度相比，第二波导34a的宽度减小，使得出现光程差。
[0076]
第二波导34a的电场的定向是z轴方向，其与第一波导33的电场的定向和自发偏振的内部电场的定向相同，使得可以使第一波导33和第二波导34a的折射率稳定。结果，即使第一波导33和第二波导34a的电场的定向被设定为相同的z轴方向，也可以使抽头耦合器30的分离比稳定。
[0077]
根据第三实施方式的抽头耦合器30b具有线性形状，使得第一波导33和第二波导34a的电场的定向被设定为晶轴的相同z轴方向，并且第二波导34a的宽度与第一波导33的宽度相比减小。结果，即使第一波导33和第二波导34a的电场的定向被设置为相同的z轴方向，也可以使波导中的电场稳定并使分离比稳定。
[0078]
同时，在第一实施方式中，抽头耦合器30中的第一波导33的光传播方向与第一dc调制单元21f中的薄膜光波导60的光传播方向相同，使得抽头耦合器30在温度改变时变得不稳定。薄膜ln基板53的ln晶体具有各向异性，并且z轴方向的电光效应比x轴方向和y轴方向上的电光效应大。因此，在第一dc调制单元21f中，在z轴方向上施加电场以提高调制效率，并且将薄膜光波导60的光传播方向设置为y方向。
[0079]
相反，当ln晶体的温度改变时，z轴方向上的自发偏振改变，使得抽头耦合器30的第一波导33和第二波导34中的电场改变，并且第一波导33和第二波导34的折射率改变。结果，包括在抽头耦合器30中的两个波导、即第一波导33和第二波导34之间的光程差改变，并且抽头耦合器30的分离比改变。例如，如果波导的长度由l表示，并且波导的折射率由n表示，则光程由n
×
l计算。因此，抽头耦合器30中的第一波导33和第二波导34的长度n不同，使得第一波导33和第二波导34的光程不同。因此，如果发生温度改变，则在第一波导33和第二波导34之间出现光程差，使得抽头耦合器30的分离比改变。
[0080]
为了应对上述情况，可以将抽头耦合器30c布置成使得薄膜光波导60在第一dc调制单元21f中的光传播方向(y方向)近似垂直于抽头耦合器30中的第一波导33和第二波导
34的光传播方向(z方向)。
[0081]
[d]第四实施方式
[0082]
图7是示出根据第四实施方式的光调制器5的构造的示例的示意性平面图。图7所示的光调制器5与图2所示的光调制器5的不同之处在于，抽头耦合器30c布置成使得抽头耦合器30c的光传播方向例如定向在薄膜ln晶体的z轴方向、即与第一dc调制单元21f的光传播方向(y方向)大致垂直的方向上。抽头耦合器30c中的每一个包括第一耦合器31c、第二耦合器32c、第一波导33c、第二波导34c和监测器35c。
[0083]
第一耦合器31c与ln波导27a光耦合，并且被布置成使得光传播方向被定向在晶轴的z轴方向上。第二耦合器32c与ln波导13a光耦合，并且被布置成使得光传播方向被定向在晶轴的z轴方向上。此外，第一波导33c将第一耦合器31c和第二耦合器32c光耦合，并且被布置成使得光传播方向被定向在晶轴的z轴方向上。第二波导34c将第一耦合器31c和第二耦合器32c光耦合，并且被布置成使得光传播方向被定向在晶轴的z轴方向上。
[0084]
如果第一dc调制单元21f的薄膜光波导60的定向、即光传播方向被设定为y方向，则第一dc调制单元21f的薄膜光波导60中的电场方向被设定为z方向。相反，如果抽头耦合器30c的第一波导33c的定向、即第一波导33c的光传播方向被设定为z方向，则抽头耦合器30c的第一波导33c中的电场方向被设定为y方向。另外，薄膜ln晶体的自发偏振的内部电场的定向是z方向，它不同于抽头耦合器30c的电场方向(y方向)。结果，即使发生温度改变，由于自发偏振的内部电场引起的第一波导33c和第二波导34c的折射率的改变也减小，使得可以稳定使用延迟干涉仪300的抽头耦合器30c的分离比。
[0085]
te模式和tm模式被称为传播穿过薄膜光波导60的光的模式，te模式被采用作为由第一dc调制器21f调制的光的模式。在y方向传播的te模式的电场的定向是z方向，并且在z方向上，由于温度改变引起的折射率的改变较大。相反，在z方向上传播的te模式的电场的定向是y方向，并且在y方向上，由于温度改变引起的折射率的改变较小。因此，当抽头耦合器30的光传播方向被设置为z方向时，在温度改变时折射率的改变减小，使得可以稳定抽头耦合器30的分离比。
[0086]
同时，已经示出了其中第一实施方式的抽头耦合器30被布置成使得第一耦合器31、第二耦合器32、第一波导33和第二波导34的光传播方向被设定为相同的情况。然而，抽头耦合器30中的第一波导33可以被布置成使得第一波导33的光传播方向近似垂直于第一耦合器31和第二耦合器32的光传播方向，并且该实施方式将在下面作为第五实施方式来描述。
[0087]
[e]第五实施方式
[0088]
图8是示出根据第五实施方式的抽头耦合器30d的构造的示例的示意性平面图。图8中所示的抽头耦合器30d的特征在于，第一波导33d和第二波导34d被布置成使得第一波导33d和第二波导34d的光传播方向近似垂直于第一耦合器31d和第二耦合器32d的光传播方向。抽头耦合器30d包括第一耦合器31d、第二耦合器32d、第一波导33d、第二波导34d和监测器35d。
[0089]
第一耦合器31d与ln波导27a光耦合，并且被布置成使得光传播方向被定向成晶轴的y轴方向。第二耦合器32d与ln波导13a光耦合，并且被布置成使得光传播方向定向成晶轴的y轴方向。此外，第一波导33d将第一耦合器31d和第二耦合器32d光耦合，并且被布置成使
得光传播方向被定向成晶轴的z轴方向。第二波导34d将第一耦合器31d和第二耦合器32d光耦合，并且被布置成使得光传播方向被定向成晶轴的z轴方向。
[0090]
在根据第五实施方式的抽头耦合器30d中，第一耦合器31d、第二耦合器32d、第一波导33d和第二波导34d被布置成使得第一耦合器31d和第二耦合器32d的光传播方向被设定为y轴方向，并且第一波导33d和第二波导34d的光传播方向被设定为z轴方向。结果，当第一耦合器31d和第二耦合器32d的光传播方向被设定为y轴方向时，可以减小抽头耦合器30d在y轴方向上的尺寸。
[0091]
同时，已经示出了在根据第五实施方式的抽头耦合器30d中，第一耦合器31d和第二耦合器32d的光传播方向被设定为y轴方向，并且第一波导33d和第二波导34d的光传播方向被设定为z轴方向的情况。然而，适当的改变是可应用的，并且可以布置第一耦合器31d、第二耦合器32d、第一波导33d和第二波导34d，使得第一耦合器31d和第二耦合器32d的光传播方向被设定为z轴方向，并且第一波导33d和第二波导34d的光传播方向被设定为y轴方向。
[0092]
此外，肋波导被示出为ln波导的示例，但是实施方式不限于肋波导。该技术可应用于例如通道波导、深脊波导等。
[0093]
根据本技术中公开的光学装置等的一个实施方式，可以确保稳定的分离比。