JP2018112654A - 光送信装置、駆動半導体集積素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＡＭ電気信号からＰＡＭ光信号を生成できる光送信装置を提供する。【解決手段】光送信装置は、複数の変調電極を有する第１アーム導波路を含むマッハツェンダ変調器と、パルス振幅変調信号に応答して、前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバーと、を備える。前記ドライバーは、前記変調電極にそれぞれ接続された複数の駆動回路を備える。前記駆動回路の各々は、前記パルス振幅変調信号を受けるコンパレータを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光送信装置及び駆動半導体集積素子に関する。

特許文献１は、ＰＡＭ光信号を出力するマッハツェンダ光変調器を開示する。非特許文献１は、ＰＡＭ光信号を出力するマッハツェンダ光変調器を開示する。

特表２０１０−５０７１３１号公報

Mathieu Chagnon et. al., "Experimental Parametric Study of a Silicon Photonic Modulator Enabled 112-Gb/s PAM Transmission System With a DAC and ADC", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 33, NO. 7, APRIL 1, 2015, pp. 1380-1387

特許文献１は、マッハツェンダ光変調器を駆動する回路を開示しない。非特許文献１は、マッハツェンダ光変調器のアーム導波路において光の位相に対して光出力がほぼ線形に変化するＰＡＭ光信号を生成する駆動方式を開示する。具体的には、非特許文献１は、マッハツェンダ光変調器を駆動するリニア増幅器を開示する。光の位相差に対して光出力の強度が線形に変化する線形領域内における駆動のために、リニア増幅器は、その入力リニア範囲に調整されたＰＡＭ電気信号を必要とする。

求められていることは、非特許文献１における制約を解消することであり、また特許文献１におけるマッハツェンダ変調器の駆動の教示である。

本発明の一側面は、ＰＡＭ電気信号からＰＡＭ光信号を生成できる光送信装置を提供することを目的とする。本発明の別の側面は、ＰＡＭ電気信号に応答してマッハツェンダ変調器を駆動できる駆動半導体集積素子を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る光送信装置は、複数の変調電極を有する第１アーム導波路を含むマッハツェンダ変調器と、パルス振幅変調信号に応答して、前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバーと、を備え、前記ドライバーは、前記変調電極にそれぞれ接続された複数の駆動回路を含み、前記駆動回路の各々は、前記パルス振幅変調信号を受けるコンパレータを含む。

本発明の一側面に係る光送信装置は、複数の変調電極を有するアーム導波路を含むマッハツェンダ変調器と、複数のシンボルに対応する複数の振幅を有するパルス振幅変調信号を受けるための入力と、前記複数の変調電極のうちの一又は複数の電極が前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化を引き起こすように前記パルス振幅変調信号に応じて前記マッハツェンダ変調器を駆動する信号を提供するための複数の出力とを有する駆動半導体集積素子と、前記複数の変調電極を前記駆動半導体集積素子に接続する複数の配線導電体と、を備え、前記駆動半導体集積素子は、前記アーム導波路の前記複数の変調電極を駆動するそれぞれのリミティングアンプを含み、前記リミティングアンプは、前記マッハツェンダ変調器に接続される。

本発明の別の側面に係る駆動半導体集積素子は、マッハツェンダ変調器によって送信されるべき光信号上の複数のシンボルに対応する複数の振幅を有するパルス振幅変調信号を受けるための入力端子と、前記入力端子に接続された複数の駆動回路と、前記複数の駆動回路のそれぞれに接続され、前記マッハツェンダ変調器のアーム導波路における複数の変調電極それぞれを駆動する駆動信号を出力するための複数の出力端子と、を備え、前記駆動回路の各々は、前記入力端子から前記パルス振幅変調信号を受けるコンパレータを含む。

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。

以上説明したように、本発明の一側面によれば、ＰＡＭ電気信号からＰＡＭ光信号を生成できる光送信装置が提供され、本発明の別の側面によれば、ＰＡＭ電気信号に応答してマッハツェンダ変調器を駆動できる駆動半導体集積素子が提供される。

図１は、実施形態に係る光送信装置を模式的に示す図面である。 図２は、本実施形態に係るドライバーに提供されるＰＡＭ信号を例示する図面である。 図３は、図２に示されたＰＡＭ信号に応答する本実施形態に係るマッハツェンダ変調器によって生成される光信号を例示する図面である。 図４は、半導体光変調素子における第１アーム導波路及び第２アーム導波路を示す断面図である。 図５は，実施例１に係る光送信装置を概略的に示す図面である。 図６は、２つのアーム導波路における光ビームの位相差と、干渉光の強度との関係を示す図面である。 図７は，実施例２に係る光送信装置を概略的に示す図面である。 図８は、２つのアーム導波路における光ビームの位相差と、干渉光の強度との関係を示す図面である。 図９は，実施例３に係る光送信装置を概略的に示す図面である。 図１０は、２つのアーム導波路における光ビームの位相差と、干渉光の強度との関係を示す図面である。 図１１は，実施例４に係る光送信装置を概略的に示す図面である。 図１２は、鈍ったＰＡＭ信号、該ＰＡＭ信号から生成されたラッチ信号、及び該ＰＡＭ信号から生成された光信号を示す図面である。

いくつかの具体例を説明する。

具体例に係る光送信装置は、（ａ）複数の変調電極を有する第１アーム導波路を含むマッハツェンダ変調器と、（ｂ）パルス振幅変調信号に応答して、前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバーと、を備え、前記ドライバーは、前記変調電極にそれぞれ接続された複数の駆動回路を含み、前記駆動回路の各々は、前記パルス振幅変調信号を受けるコンパレータを含む。

この光送信装置によれば、各駆動回路のコンパレータは、ＰＡＭ信号（複数の電圧振幅を有する電気信号）からパルス電気信号を生成する。パルス電気信号は、第１アーム導波路に係る変調電極のうちのある変調電極が第１アーム導波路の伝搬光の位相の変更に寄与する期間を規定する。マッハツェンダ変調器における複数の変調電極は、駆動回路それぞれからのパルス電気信号を受ける。各変調電極は、当該変調電極が分担すべき位相変化に応じた長さを有する。位相変化に寄与する変調電極の組み合わせにより、第１アーム導波路を伝搬する光における位相の総変化量が、組み合わされた変調電極の長さの合計に応じて生じることを可能にする。変更された位相を有する光の干渉により、マッハツェンダ変調器が、パルス振幅変調信号に応答して振幅変調された光信号を生成できる。具体的には、マッハツェンダ変調器は、複数の変調電極によって生成される光位相変化の組み合わせに応じて、いくつかの光強度を示す干渉光を生成する。

具体例に係る光送信装置は、前記パルス振幅変調信号を受けるタイミング抽出回路を更に備え、前記タイミング抽出回路は、前記パルス振幅変調信号からクロック信号の周波数成分を抽出すると共に前記周波数成分からタイミング信号を生成し、前記コンパレータは、前記タイミング信号に応答して比較結果を生成すると共に、該比較結果を保持する。

この光送信装置によれば、タイミング信号に応答するコンパレータは、変調された光信号におけるジッタを低減できる。

具体例に係る光送信装置では、前記パルス振幅変調信号は、４つのシンボルに対応する４つのレベルを有し、前記複数の変調電極は、第１電極及び第２電極を含み、前記駆動回路の各々は、前記コンパレータに接続されたリミティングアンプを含み、前記リミティングアンプは、前記マッハツェンダ変調器に接続される。

この光送信装置によれば、ドライバーが、第１電極上の信号による位相変化、第２電極上の信号による位相変化、及び第１電極及び第２電極上の信号による位相変化によって、３つの位相変化を可能にする。

具体例に係る光送信装置では、前記パルス振幅変調信号は、４つのシンボルに対応する４つのレベルを有し、前記複数の変調電極は、第１電極、第２電極及び第３電極を含み、前記駆動回路の各々は、前記コンパレータに接続されたリミティングアンプを含み、前記リミティングアンプは、前記マッハツェンダ変調器に接続される。

この光送信装置によれば、ドライバーが、第１電極上の信号による位相変化、第１電極及び第２電極上の信号による位相変化、及び第１電極、第２電極及び第３電極上の信号による位相変化によって、３つの位相変化を可能にする。

具体例に係る光送信装置では、前記マッハツェンダ変調器は、第２アーム導波路と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路に接続された分波器と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路に接続された合波器と、を含み、前記マッハツェンダ変調器は、前記ドライバーの駆動に応答して前記第１アーム導波路を用いて光位相の変更を行う。

この光送信装置によれば、マッハツェンダ変調器の片方のアーム導波路に駆動信号を印加して位相変調を行うことができる。

具体例に係る光送信装置は、（ａ）複数の変調電極を有するアーム導波路を含むマッハツェンダ変調器と、（ｂ）複数のシンボルに対応する複数の振幅を有するパルス振幅変調信号を受けるための入力と、前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化を前記複数の変調電極のうちの一又は複数の電極が引き起こすように前記パルス振幅変調信号に応じて前記マッハツェンダ変調器を駆動する信号を提供するための複数の出力とを有する駆動半導体集積素子と、（ｃ）前記複数の変調電極を前記半導体駆動集積素子に接続する複数の配線導電体と、を備え、前記半導体駆動集積素子は、前記アーム導波路の前記複数の変調電極を駆動するそれぞれのリミティングアンプを含み、前記リミティングアンプは、前記マッハツェンダ変調器に接続される。

この光送信装置によれば、光の位相変化を引き起こすために使用される変調電極の数は、結果として引き起こされる光位相変化の総量に関連している。マッハツェンダ変調器における複数の変調電極は、位相変化を生じさせるそれぞれの駆動信号をドライバーから受ける。マッハツェンダ変調器は、アーム導波路が一又は複数の電極から駆動信号により位相変化を受ける期間の総和に応じて、アーム導波路を伝搬する光の位相変化が生じることを可能にする。変更された位相を有する光の干渉により、マッハツェンダ変調器が、パルス振幅変調信号に応答して振幅変調された光信号を生成することを可能にする。具体的には、マッハツェンダ変調器は、アーム導波路における複数の変調電極の組み合わせによって生成されるいくつかの光位相変化に応じて、ＰＡＭ信号に対応した光強度を示す合波光を生成する。

具体例に係る駆動半導体集積素子は、（ａ）マッハツェンダ変調器によって送信されるべき光信号上の複数のシンボルに対応する複数の振幅を有するパルス振幅変調信号を受けるための入力端子と、（ｂ）前記入力端子に接続された複数の駆動回路と、（ｃ）前記複数の駆動回路のそれぞれに接続され、前記マッハツェンダ変調器のアーム導波路内の複数の変調電極のそれぞれを駆動する駆動信号を提供するための複数の出力端子と、を備え、前記駆動回路の各々は、前記入力端子から前記パルス振幅変調信号を受けるコンパレータを含む。

駆動半導体集積素子によれば、コンパレータは、パルス振幅変調信号の振幅のいずれかに対応する基準電圧を受けて動作可能である。駆動半導体集積素子は、パルス振幅変調信号の振幅のいずれかに合わせてコンパレータのための基準電圧を調整可能にする回路を備えることができる。

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、光送信装置、駆動半導体集積素子に係る実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。

図１は、実施形態に係る光送信装置を模式的に示す図面である。光通信装置（例えば光送信装置１１）は、マッハツェンダ変調器１３及びドライバー１５を備える。マッハツェンダ変調器１３は、第１アーム導波路１３ａ、第２アーム導波路１３ｂ、分波器１３ｃ、及び合波器１３ｄを含む。第１アーム導波路１３ａは、第１半導体メサ１７ａ、及び複数の変調電極２１を有する。第２アーム導波路１３ｂは、第２半導体メサ１７ｂ、及び一又は複数の変調電極２３を有する。分波器１３ｃは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂに接続される。合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂに接続される。ドライバー１５は、パルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭ（ＰＡＭ信号）に応答して、マッハツェンダ変調器１３を駆動する。ドライバー１５は、変調電極２１（２３）にそれぞれ接続された複数の駆動回路２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）を含み、駆動回路２５の各々は、パルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭを受けるコンパレータ２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）を含む。パルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭは、複数のシンボルに対応したそれぞれ電圧振幅を有する電気信号である。

この光送信装置１１によれば、各駆動回路２５のコンパレータ２７は、パルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭに応答して、当該コンパレータ２７を含む駆動回路２５に対応する変調電極２１（２３）により位相変化を規定する信号を生成する。コンパレータ２７は、パルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭからパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓを生成する。パルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ、及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓの各々は、第１アーム導波路１３ａに係る変調電極２１のうちのある変調電極（例えば、第１電極２１ａ）が大きな位相変化を引き起こすべき期間を規定する。第１電極２１ａ、第２電極２１ｂ及び第３電極２１ｃの長さは、それぞれの変調電極が引き起こすべき位相変化に関連している。マッハツェンダ変調器１３における変調電極２１（２３）は、駆動回路２５それぞれからの変調信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を受ける。マッハツェンダ変調器１３は、第１アーム導波路１３ａを伝搬する光における位相の変化が、位相変化に寄与する変調電極２１の長さに応じて生じることを可能にする。変更された位相を有する光の干渉により、マッハツェンダ変調器１３が、パルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭに応答して振幅変調された出力光Ｌ_ＯＵＴを生成することを可能にする。具体的には、変調電極２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）は第１アーム導波路１３ａにおいていくつかの光位相変化を生成する。光位相変化の組み合わせは、マッハツェンダ変調器１３がいくつかの光強度の合波光を生成することを可能にする。必要な場合には、マッハツェンダ変調器１３は、第２アーム導波路１３ｂにおいて変調電極２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）によって生成される光位相変化を第１アーム導波路１３ａにおける光位相変化に組み合わせて、合波光を生成することができる。

駆動回路２５の各々は、コンパレータ２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）からの信号を受けるアンプ２９（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ）を含み、アンプ２９は、駆動信号を生成する。アンプ２９は、例えばリミティングアンプを含むことができ、リミティングアンプは、配線導電体を介してマッハツェンダ変調器１３の変調電極（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）に接続される。アンプ２９（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ）の出力は、実質的に同じ振幅を有する。駆動回路２５それぞれのリミティングアンプは、差動信号形式の第１変調信号Ｓ_Ｍ１Ｄ、第２変調信号Ｓ_Ｍ２Ｄ、及び第３変調信号Ｓ_Ｍ３Ｄを生成することができる。

必要な場合には、マッハツェンダ変調器１３は、変調電極（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）から独立した光位相の変更を可能にする追加電極（２１ｄ、２３ｄ、３１ｄ）を含むことができる。具体的には、第１アーム導波路１３ａは、光の位相を調整するための追加電極２１ｄを更に含むことができる。追加電極２１ｄは、第１アーム導波路１３ａ上における光の位相をゼロからシフトすることができる。同様に、第２アーム導波路１３ｂは、光の位相を調整するための追加電極（２３ｄ）を更に含むことができる。追加電極（２３ｄ）は、第２アーム導波路１９ａ上における光の位相をゼロからシフトすることができる。ドライバー１５は、初期位相を規定する電気信号ＰＨ０を規定する電気信号を生成する電気回路３３を含むことができ、電気信号ＰＨ０は、追加電極２１ｄ、２３ｄ、３１ｄに提供される。

或いは、ドライバー１５は、マッハツェンダ変調器１３の第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂのいずれか一方を駆動する駆動信号を生成することができる。一例として、マッハツェンダ変調器１３は、ドライバー１５の駆動に応答して、分波器１３ｃから第１アーム導波路１３ａに提供される光の位相を変更する一方で、分波器１３ｃから第２アーム導波路１３ｂに提供される光の位相を実質的に変更することなく合波器１３ｄに提供する。或いは、マッハツェンダ変調器１３は、ドライバー１５の駆動に応答して、分波器１３ｃから第２アーム導波路１３ｂに提供される光の位相を変更する一方で、分波器１３ｃから第１アーム導波路１３ａに提供される光の位相を実質的に変更することなく合波器１３ｄに提供する。

図２は、本実施形態に係るドライバーに提供されるＰＡＭ信号を例示する図面である。横軸は時間を示し、左側の縦軸はＰＡＭ信号の振幅を示し、右側の縦軸はＰＡＭ信号の振幅に対応するシンボル値を示す。図３は、図２に示されたＰＡＭ信号に応答する本実施形態に係るマッハツェンダ変調器１３によって生成される光信号を例示する図面である。横軸は時間を示し、左側の縦軸は光出力の振幅を示し、右側の縦軸はＰＡＭ信号の振幅に対応するシンボル値を示す。

図２の（ａ）部に示されるＰＡＭ信号は、３つのコンパレータ２７を含むドライバー１５に提供され、また第１アーム導波路１３ａは３つの変調電極（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を有する。コンパレータ２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）は、ＰＡＭ信号を受けて、それぞれの基準信号（ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３）に応じてパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓを生成する。基準信号（ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３）は、基準電圧源３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）によって供給される。基準電圧源３５は、外部からの電気信号に応じて変更できる基準信号（例えば、一定の基準電圧）を生成する。

図２の（ｂ）部を参照すると、フレームＦ１〜Ｆ２０が示されている。いくつか代表的なフレームにおける動作を具体的に説明する。
フレーム４。
コンパレータ２７は、ＰＡＭ信号に応じてパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓを生成し、アンプ２９のリミティングアンプはパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓに応じて高い電圧値ＶＨをしめす第１変調信号Ｓ_Ｍ１Ｄ、第２変調信号Ｓ_Ｍ２Ｄ及び第３変調信号Ｓ_Ｍ３Ｄを生成する。第１アーム導波路１３ａの３つの変調電極（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）は、高い電圧値ＶＨを受けて、第１アーム導波路１３ａは、伝搬する光に、変調電極（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）の長さ及び高い電圧値ＶＨに対応した大きな位相変化を生じさせる。マッハツェンダ変調器１３は、図３におけるフレーム４の光信号を生成する。
フレーム７。
コンパレータ２７は、ＰＡＭ信号に応じてパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓを生成し、アンプ２９のリミティングアンプはパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓに応じて低い電圧値ＶＬをしめす第１変調信号Ｓ_Ｍ１Ｄ、第２変調信号Ｓ_Ｍ２Ｄ及び第３変調信号Ｓ_Ｍ３Ｄを生成する。第１アーム導波路１３ａの３つの変調電極（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）は、低い電圧値ＶＬを受けて、第１アーム導波路１３ａは、伝搬する光に、変調電極（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）の長さ及び低い電圧値ＶＬに対応した実質的に位相変化を生じさせない。マッハツェンダ変調器１３は、図３におけるフレーム７の光信号を生成する。
フレーム８。
コンパレータ２７は、ＰＡＭ信号に応じてパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓを生成し、アンプ２９のリミティングアンプはパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓに応じて、高い電圧値ＶＬをしめす第１変調信号Ｓ_Ｍ１Ｄ及び第２変調信号Ｓ_Ｍ２Ｄを生成すると共に、低い電圧値ＶＬをしめす第３変調信号Ｓ_Ｍ３Ｄを生成する。第１アーム導波路１３ａの２つの変調電極（２１ａ、２１ｂ）は高い電圧値ＶＨを受けて、第１アーム導波路１３ａは、伝搬する光に、変調電極（２１ａ、２１ｂ）の長さ及び高い電圧値ＶＨに対応した大きな位相変化を生じさせる。また。第１アーム導波路１３ａの１つの変調電極（２１ｃ）は、低い電圧値ＶＬを受けて、第１アーム導波路１３ａは、伝搬する光に、変調電極（２１ｃ）の長さ及び低い電圧値ＶＬに対応して実質的に位相変化を生じさせない。マッハツェンダ変調器１３は、図３におけるフレーム８の光信号を生成する。
フレーム１６。
コンパレータ２７は、ＰＡＭ信号に応じてパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓを生成し、アンプ２９のリミティングアンプはパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓ、パルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓ及びパルス電気信号Ｓ_ＰＬ３Ｓに応じて、高い電圧値ＶＬをしめす第１変調信号Ｓ_Ｍ１Ｄを生成すると共に、低い電圧値ＶＬをしめす第２変調信号Ｓ_Ｍ２Ｄ及び第３変調信号Ｓ_Ｍ３Ｄを生成する。第１アーム導波路１３ａの１つの変調電極（２１ａ）は高い電圧値ＶＨを受けて、第１アーム導波路１３ａは、伝搬する光に、変調電極（２１ａ）の長さ及び高い電圧値ＶＨに対応した大きな位相変化を生じさせる。また。第１アーム導波路１３ａの２つの変調電極（２１ｂ、２１ｃ）は、低い電圧値ＶＬを受けて、第１アーム導波路１３ａは、伝搬する光に、変調電極（２１ｂ、２１ｃ）の長さ及び低い電圧値ＶＬに対応して実質的に位相変化を生じさせない。マッハツェンダ変調器１３は、図３におけるフレーム１６の光信号を生成する。

この光送信装置１１によれば、光の位相変化を引き起こすために使用される変調電極の数は、結果として引き起こされる光位相の変化量に関連している。マッハツェンダ変調器１３の第１アーム導波路１３ａ上における複数の変調電極２１は、位相変化を生じさせるための駆動信号をドライバー１５から受ける。マッハツェンダ変調器１３は、アーム導波路（１３ａ、１３ｂ）を伝搬する光の位相変調が変調のための一又は複数の変調電極から大きな電界を受ける時間の長さに応じて生じることを可能にする。マッハツェンダ変調器１３は、変更された位相を有する光の干渉により、パルス振幅変調信号（ＰＡＭ信号）に応答して振幅変調された出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。具体的には、マッハツェンダ変調器１３は、複数の変調電極２１によって生成される光位相変化の組み合わせに応じて、いくつかの光強度を示す合波光を生成する。

本実施例では、ドライバー１５は、半導体駆動集積素子ＤＥＶＤ（第１半導体チップ）に含まれることができる。マッハツェンダ変調器１３は、半導体駆動集積素子とは別に設けられた半導体光変調素子ＤＥＶＭ（第２半導体チップ）に含まれることができる。半導体駆動集積素子ＤＥＶＤは、複数のシンボルに対応する複数の振幅（Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）を有するパルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭを受ける入力端子ＤＳＩＮと、複数の変調電極のうちの一又は複数の電極がアーム導波路（１３ａ）を伝搬する光の位相の変化を引き起こすようにパルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭに応じてマッハツェンダ変調器１３を駆動する複数の出力端子ＤＳＯＴとを有する。

コンパレータ２７は、四値のＰＡＭ信号から二値のパルス電気信号を生成する。半導体駆動集積素子ＤＥＶＤは、コンパレータ２７及びアンプ２９を集積する。集積により、コンパレータ２７からアンプ２９への電気信号の伝達距離は短く、少ない減衰でアンプ２９にパルス電気信号を提供できる。短い伝達距離はスキュー（コンパレータ２７からアンプ２９までの到達の時間差）を生じにくい。このスキューは、四値のＰＡＭ信号から二値のパルス電気信号への変換によっても低減される。コンパレータ２７を用いる信号変換により、電気信号に生じることがあるひずみ及び減衰が光信号の品質を低下させることを生じ難くする。アンプ２９にリミティングアンプを適用することにより、ひずみの少ない駆動信号を光送信装置１１のマッハツェンダ変調器の変調電極に提供できる。このような駆動信号によれば、マッハツェンダ変調器が良好な品質のＰＡＭ光信号を生成することが可能になる。

図４の（ａ）部及び（ｂ）部は、半導体光変調素子における第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂを示す断面図である。図４の（ａ）部における断面は、図１におけるＩＶａ−ＩＶａ線にそって取られ、図４の（ｂ）部における断面は、図１におけるＩＶｂ−ＩＶｂ線にそって取られる。半導体光変調素子ＤＥＶＭは、例えばシリコン半導体素子であって、シリコン半導体素子の加工技術を用いて作製される。半導体光変調素子ＤＥＶＭは、基板ＳＵＢと、基板ＳＵＢ上のシリコン酸化物領域ＩＳと、シリコン酸化物領域ＩＳ上のシリコン領域ＳＭＤとを含む。シリコン領域ＳＭＤは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂのための半導体リッジＲＤＧを含む。半導体リッジＲＤＧは導波路軸の方向に延在する。図４の（ａ）部を参照すると、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂの各々は、位相変調を引き起こす電極（２１、２３、３１）、及びｐ型半導体ＰＬＳとｎ型半導体ＮＬＳとのｐｎ接合を含み、このｐｎ接合Ｊは、導波路軸の方向に沿って延在する。ｐｎ接合Ｊに電圧を加えるｐ側電極（２１、２３）及びｎ側電極（３１）が、それぞれ、ｐ型半導体ＰＬＳ及びｎ型半導体ＮＳに接続される。ｐｎ接合Ｊに加わる電圧は、半導体導波路を伝搬する光の位相変化を引き起こす。位相の変化量は、位相変化に寄与する半導体導波路の長さ（位相変化に寄与する電圧を半導体導波路に電圧を印加する電極の長さ）に依存する。図３の（ｂ）部を参照すると、シリコン領域ＳＭＤは、ｉ型半導体ＳＴを含み、位相変調を引き起こさず光を伝える。

（実施例１）
図５は，実施例１に係る光送信装置１１ａを概略的に示す図面である。光送信装置１１ａでは、ドライバー１５は、図２に示されるＰＡＭ信号に応答して動作する。ＰＡＭ信号は、信号源Ｓ０から光送信装置１１ａに提供される。具体的には、コンパレータ２７は、第１比較回路Ｃ１、第２比較回路Ｃ２及び第３比較回路Ｃ３を含み、第１比較回路Ｃ１、第２比較回路Ｃ２及び第３比較回路Ｃ３は、それぞれ、基準電圧回路といった基準電圧源３５（第１基準電圧回路Ｒ１、第２基準電圧回路Ｒ２、及び第３基準電圧回路Ｒ３）から基準信号（ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３）を受ける。アンプ２９は、第１アンプＡ１、第２アンプＡ２及び第３アンプＡ３を含み、第１アンプＡ１、第２アンプＡ２及び第３アンプＡ３は、ぞれぞれの差動信号を生成する。アンプ２９内のリミティングアンプは、差動信号形式の第１変調信号Ｓ_Ｍ１Ｄ、第２変調信号Ｓ_Ｍ２Ｄ、及び第３変調信号Ｓ_Ｍ３Ｄを生成する。マッハツェンダ変調器１３の第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂは、駆動回路２５からの差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を受ける。具体的には、ドライバー１５のアンプ２９（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ）は、マッハツェンダ変調器１３の第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂをそれぞれ駆動する第１群の駆動信号（Ｓ１ＤＲ１、Ｓ１ＤＲ２、Ｓ１ＤＲ３）及び第２群の駆動信号（Ｓ２ＤＲ１、Ｓ２ＤＲ２、Ｓ２ＤＲ３）を生成することができる。第１アンプ２９ａ（Ａ１）は、一対の第１差動信号（Ｓ１ＤＲ１、Ｓ２ＤＲ１）を生成し、一対の第１差動信号（Ｓ１ＤＲ１、Ｓ２ＤＲ１）は、それぞれ、第１アーム導波路１３ａの第１電極２１ａ（Ｐ１）及び第２アーム導波路１３ｂの第１電極２３ａ（Ｐ１）に印加される。第２アンプ２９ｂ（Ａ２）は、一対の第２駆動差動信号（Ｓ１ＤＲ２、Ｓ２ＤＲ２）を生成し、一対の第２駆動差動信号（Ｓ１ＤＲ２、Ｓ２ＤＲ２）は、それぞれ、第１アーム導波路１３ａの第２電極２１ｂ（Ｐ２）及び第２アーム導波路１３ｂの第２電極２３ｂ（Ｐ２）に印加される。第３アンプ２９ｃは、一対の第１駆動信号（Ｓ１ＤＲ３、Ｓ２ＤＲ３）を生成し、一対の第３駆動差動信号（Ｓ１ＤＲ３、Ｓ２ＤＲ３）は、それぞれ、第１アーム導波路１３ａの第３電極２１ｃ（Ｐ３）及び第２アーム導波路１３ｂの第３電極２３ｃ（Ｐ３）に印加される。

第１アーム導波路１３ａの変調電極２１（第１電極２１ａ（Ｐ１）、第２電極２１ｂ（Ｐ２）、及び第３電極２１ｃ（Ｐ３））が、ドライバー１５のアンプ２９（２９ａ（Ａ１）、２９ｂ（Ａ２）、２９ｃ（Ａ３））からの第１群の駆動信号（Ｓ１ＤＲ１、Ｓ１ＤＲ２、Ｓ１ＤＲ３）を受ける。第２アーム導波路１３ｂの変調電極２３（第１電極２３ａ（Ｐ１）、第２電極２３ｂ（Ｐ２）、及び第３電極２３ｃ（Ｐ３））が、ドライバー１５のアンプ２９（２９ａ（Ａ１）、２９ｂ（Ａ２）、２９ｃ（Ａ３））からの第２群の駆動信号（Ｓ２ＤＲ１、Ｓ２ＤＲ２、Ｓ２ＤＲ３）を受ける。

半導体駆動集積素子ＤＥＶＤの差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）は、それぞれの配線導電体を介して、マッハツェンダ変調器１３における変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に接続される。

光送信装置１１ａによれば、ドライバー１５が、第１電極（Ｐ１）上の信号による位相変化、第１電極（Ｐ１）及び第２電極（Ｐ２）上の信号による位相変化、及び第１電極（Ｐ１）、第２電極（Ｐ２）及び第３電極（Ｐ３）上の信号による位相変化によって、３つの位相変化を可能にする。

マッハツェンダ変調器１３は、第１レンズＬＺ１を介して入力光Ｌ_ＩＮを受ける。分波器１３ｃは、入力光Ｌ_ＩＮを第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂに分配する。第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂは、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）からの差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）に応じて入力光Ｌ_ＩＮの位相を変更する。合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、これらの光ビームの干渉光（出力光Ｌ_ＯＵＴ）を生成する。出力光Ｌ_ＯＵＴは、第２レンズＬＺ２を介して出力される。
マッハツェンダ変調器１３の例示。
終端抵抗Ｒｆ：変調電極及び半導体メサを含むアーム導波路（伝送線路）の特性インピーダンスとほぼ等しい抵抗値。
終端回路ＥＮＤ：抵抗及び容量からなる回路。
定電圧源３９（電圧源回路）：差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）印加に対するアーム導波路の位相変化が適正となるように加えるバイアス電圧値。
終端抵抗、終端回路、定電圧源は、マッハツェンダ変調器１３の半導体光変調素子ＤＥＶＭ内に設けられることができ、或いはドライバー１５の半導体駆動集積素子ＤＥＶＤに設けられることができ、必要な場合には、半導体光変調素子ＤＥＶＭ及び半導体駆動集積素子ＤＥＶＤの外に設けられるようにしてもよい。
光送信装置の大きさ（縦、横、高さ）：１８．４ｍｍ×７２ｍｍ×８．５ｍｍ。
半導体光変調素子ＤＥＶＭの半導体チップサイズ：２ｍｍ×５ｍｍ。
導波路のシリコン半導体幅：４００ナノメートル。
アーム導波路の長さ：４ミリメートル。
変調電極の長さの比（Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３）は４：２：４である。本実施例では、以下のサイズが用いられる。
変調電極の長さ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）：（１．２ｍｍ、０．８ｍｍ、１．２ｍｍ）。
電極の幅：８０マイクロメートル。
Ｐ側電極とＮ側電極との間隔：１５マイクロメートル。
変調電極の間隔（導波路軸上の電極Ｐ１と電極Ｐ２との間隔、電極Ｐ２と電極Ｐ３との間隔）：１００マイクロメートル。
入力光Ｌ_ＩＮは、例えば波長１．３マイクロメートルを有し、時間的に変動しない一定の光強度を有する。１フレームは１００ピコ秒である。
第１基準電圧（ＲＥＦ１）：０．１６７（相対値）。
第２基準電圧（ＲＥＦ２）：０．５００（相対値）。
第３基準電圧（ＲＥＦ３）：０．８３３（相対値）。
光強度０から１の全範囲が利用され、ビット情報間の光強度の差が大きく、また変調されない光のゼロレベルをきちんと消光させることができる。各ビット情報の光強度の差が等間隔にできる。

図６は、２つのアーム導波路における光ビームの位相差と、干渉光の強度との関係を示す図面である。図６の特性曲線は、２つのアーム導波路における光ビームの干渉光の強度が、これら２つの光ビーム位相差に対して線形ではないことを示す。以下の説明から理解されるように、３つの変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の組み合わせにより、シンボル（１１）、（１０）、（０１）及び（００）に、それぞれ、光強度（相対強度）のゼロ、０．３３３、０．６６７及び１．０を対応付けることができる。
シンボル（００）の生成。
シンボル（００）の生成のために、駆動回路２５は、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の全てが位相差を生成するように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの実質的にゼロ倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（００）に対応付けられる。
シンボル（０１）の生成。
シンボル（０１）の生成のために、駆動回路２５は、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のうちの変調電極（Ｐ１、Ｐ２）が位相差を生成すると共に変調電極（Ｐ３）が位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．３３３倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（０１）に対応付けられる。
シンボル（１０）の生成。
シンボル（１０）の生成のために、駆動回路２５は、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のうちの変調電極（Ｐ１）が位相差を生成すると共に変調電極（Ｐ２、Ｐ３）が位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．６６７倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（１０）に対応付けられる。
シンボル（１１）の生成。
シンボル（１１）の生成のために、駆動回路２５が、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のいずれも位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮと実質的に同じ強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（１１）に対応付けられる。

必要な場合には、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂの少なくともいずれかにおいて、追加電極（２１ｄ、２３ｄ、３１ｄ）を用いて位相の微調整を行うことができる。

（実施例２）
図７は，実施例２に係る光送信装置１１ｂを概略的に示す図面である。光送信装置１１ｂでは、ドライバー１５は、図２に示されるＰＡＭ信号に応答して動作する。ＰＡＭ信号は、信号源Ｓ０から光送信装置１１ｂに提供される。具体的には、光送信装置１１ｂのコンパレータ２７は、光送信装置１１ａと同様に、第１比較回路Ｃ１、第２比較回路Ｃ２及び第３比較回路Ｃ３を含み、これらの比較回路（Ｃ１、Ｃ２及びＣ３）は、それぞれの基準電圧回路（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３）から基準信号（ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３）を受ける。駆動回路２５は、アンプ（Ａ１、Ａ２及びＡ３）を含み、これらのアンプ（Ａ１、Ａ２及びＡ３）は、ぞれぞれの差動信号を生成する。マッハツェンダ変調器１３の第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂは、駆動回路２５からの差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を受ける。光送信装置１１ｂでは、マッハツェンダ変調器１３は、光送信装置１１ａのマッハツェンダ変調器１３に比べて、短い変調電極（Ｐ１、Ｐ３）を有する。
変調電極の長さの比（Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３）は１：１：１である。本実施例では、以下のサイズが用いられる。
変調電極の長さ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）：（１．０ｍｍ、１．０ｍｍ、１．０ｍｍ）

図８は、２つのアーム導波路における光ビームの位相差と、干渉光の強度との関係を示す図面である。図８の特性線は、２つのアーム導波路における光ビームの干渉光の強度がこれら２つの光ビーム位相差に対して線形ではないことを示す一方で、光強度（相対強度）０．２から０．８の範囲において実質的に直線（線形関係）であることを示す。以下の説明から理解されるように、追加電極（Ｐ０）及び３つの変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の組み合わせにより、シンボル（００）、（０１）、（１０）及び（１１）に、それぞれ、光強度（相対強度）の０．２、０．４、０．６及び０．８を対応付けることができる。追加電極（２１ｄ、２３ｄ、３１ｄ）を用いてアーム導波路における位相を調整して、シンボル値に関係無く約０．３πの位相シフトを生成する。変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を用いて、上記の位相シフトの値を基準にしてシンボル（００）、（０１）、（１０）及び（１１）に対応する位相変化を生成する。光送信装置１１ｂは、位相変調のために特性線の線形区間を用いるので、個々の変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の長さは、光送信装置１１ａに比べて短くでき、マッハツェンダ変調器１３は、短いアーム導波路を利用できる。
シンボル（００）の生成。
シンボル（００）の生成のために、ドライバー１５は、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の全てが位相差を生成するように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの実質的に０．２倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（００）に対応付けられる。
シンボル（０１）の生成。
シンボル（０１）は、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のうちの変調電極（Ｐ１、Ｐ２）が位相差を生成すると共に変調電極（Ｐ３）が位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．４倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（０１）に対応付けられる。
シンボル（１０）の生成。
シンボル（１０）の生成のために、ドライバー１５は、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のうちの変調電極（Ｐ１）が位相差を生成すると共に変調電極（Ｐ２、Ｐ３）が位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．６倍の強度の出力光ＬＯＵＴを生成する。これが、シンボル（１０）に対応付けられる。
シンボル（１１）の生成。
シンボル（１１）の生成のために、ドライバー１５は、変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のいずれも位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．６倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（１１）に対応付けられる。

マッハツェンダ変調器１３は、第１レンズＬＺ１を介して入力光Ｌ_ＩＮを受ける。分波器１３ｃは、入力光Ｌ_ＩＮを第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂに分配する。第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂは、追加電極（２１ｄ、２３ｄ、３１ｄ）からの位相信号及び変調電極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）への差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）に応じて入力光Ｌ_ＩＮの位相を変更する。合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、これらの光ビームの干渉光（出力光Ｌ_ＯＵＴ）を生成する。出力光Ｌ_ＯＵＴは、第２レンズＬＺ２を介して出力される。

（実施例３）
図９は，実施例３に係る光送信装置１１ｃを概略的に示す図面である。光送信装置１１ｃでは、ドライバー１５は、図２に示されるＰＡＭ信号に応答して動作する。ＰＡＭ信号は、信号源Ｓ０から光送信装置１１ｃに提供される。具体的には、光送信装置１１ｃのコンパレータ２７は、第１比較回路Ｃ１及び第２比較回路Ｃ２を含み、これらの比較回路（Ｃ１及びＣ２）は、それぞれの基準電圧回路（Ｒ１、Ｒ２及びＲ３）から基準信号（ＲＥＦ１、ＲＥＦ２及びＲＥＦ３）を受ける。駆動回路２５は、アンプ（Ａ１及びＡ２）を含み、これらのアンプ（Ａ１及びＡ２）は、ぞれぞれの差動信号を生成する。第１比較回路Ｃ１は駆動入力のパルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭが第１基準電圧（ＲＥＦ１）以上第２基準電圧（ＲＥＦ２）以下である場合、および第３基準電圧（ＲＥＦ３）以上である場合に、高い電圧値ＶＨを発生すべきパルス電気信号Ｓ_ＰＬ１Ｓをアンプ（Ａ１）に送出する。第２比較回路Ｃ２は駆動入力のパルス振幅変調信号Ｓ_ＰＡＭが第２基準電圧（ＲＥＦ２）以上である場合に、高い電圧値ＶＨを発生すべきパルス電気信号Ｓ_ＰＬ２Ｓをアンプ（Ａ２）に送出する。マッハツェンダ変調器１３の第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂは、駆動回路２５からの差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ）を受ける。光送信装置１１ｃでは、マッハツェンダ変調器１３は、光送信装置１１ａのマッハツェンダ変調器１３に比べて、少ない変調電極（Ｐ１、Ｐ２）を追加電極（Ｐ０）と共に有する。

光送信装置１１ｃによれば、ドライバー１５が、第１電極上の信号による位相変化、第２電極上の信号による位相変化、及び第１電極及び第２電極上の信号による位相変化によって、３つの位相変化を可能にする。
変調電極の長さ（Ｐ１、Ｐ２）：（１．０ｍｍ、２．０ｍｍ）
変調電極の長さの比（Ｐ１：Ｐ２）：（１：２）。

図１０は、２つのアーム導波路における光ビームの位相差と、干渉光の強度との関係を示す図面である。図１０の特性線は、２つのアーム導波路における光ビームの干渉光の強度がこれら２つの光ビーム位相差に対して線形ではないことを示す一方で、光強度（相対強度）０．２から０．８の範囲において実質的に直線（線形関係）であることを示す。以下の説明から理解されるように、２つの変調電極（Ｐ１、Ｐ２）の組み合わせにより、シンボル（００）、（０１）、（１０）及び（１１）に、それぞれ、光強度（相対強度）の０．２、０．４、０．６及び０．８を対応付けることができる。追加電極Ｐ０（２１ｄ、２３ｄ、３１ｄ）を用いてアーム導波路における位相を調整して、シンボル値に関係無く約０．３πの位相シフトを生成する。変調電極（Ｐ１、Ｐ２）を用いて、上記の位相シフトの値を基準にしてシンボル（００）、（０１）、（１０）及び（１１）に対応する位相変化を生成する。光送信装置１１ｃは、位相変調のために特性線の線形区間を用いるので、変調電極（Ｐ１、Ｐ２）の長さの合計は、光送信装置１１ａに比べて短くでき、マッハツェンダ変調器１３は、短いアーム導波路を利用できる。
シンボル（００）の生成。
シンボル（００）は、追加電極（Ｐ０）及び変調電極（Ｐ１、Ｐ２）が位相差を生成するように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの実質的に０．２倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（００）に対応付けられる。
シンボル（０１）の生成。
シンボル（０１）は、変調電極（Ｐ２）及び追加電極（Ｐ０）が位相差を生成すると共に変調電極（Ｐ１）が位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．４倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（０１）に対応付けられる。
シンボル（１０）の生成。
シンボル（１０）は、変調電極（Ｐ１）及び追加電極（Ｐ０）が位相差を生成すると共に変調電極（Ｐ２）が位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．６倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（１０）に対応付けられる。
シンボル（１１）の生成。
アンプ２９が、追加電極（Ｐ０）が位相差を生成すると共に変調電極（Ｐ１、Ｐ２）のいずれも位相差を生成しないように差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ）を生成し、合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、入力光Ｌ_ＩＮの０．８倍の強度の出力光Ｌ_ＯＵＴを生成する。これが、シンボル（１１）に対応付けられる。

マッハツェンダ変調器１３は、第１レンズＬＺ１を介して入力光Ｌ_ＩＮを受ける。分波器１３ｃは、入力光Ｌ_ＩＮを第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂに分配する。第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂは、追加電極Ｐ０（２１ｄ、２３ｄ、３１ｄ）からの位相信号及び変調電極（Ｐ１、Ｐ２）からの差動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ）に応じて入力光Ｌ_ＩＮの位相を変更する。合波器１３ｄは、第１アーム導波路１３ａ及び第２アーム導波路１３ｂからの光ビームを受けて、これらの光ビームの干渉光（出力光Ｌ_ＯＵＴ）を生成する。出力光Ｌ_ＯＵＴは、第２レンズＬＺ２を介して出力される。

（実施例４）
図１１は，実施例４に係る光送信装置１１ｄを概略的に示す図面である。光送信装置１１ｄは、コンパレータ２７及びアンプ２９に加えて、タイミング抽出回路３７を備え、タイミング抽出回路３７は、パルス振幅変調信号からクロック信号の周波数成分を抽出すると共に周波数成分からタイミング信号を生成する。コンパレータ２７は、タイミング信号に応答して比較結果を生成すると共に、該比較結果を保持する。具体的には、タイミング抽出回路３７は、ＰＡＭ信号を受けて、ＰＡＭ信号からクロック信号を再生成する。クロック信号の再生成は、ＰＡＭ信号からクロック周波数を抽出する回路、例えばクロックデータリカバリー（ＣＤＲ）回路によって実現されることができる。タイミング信号は、抽出されたクロック周期におけるタイミングを基準にして生成されるラッチ信号Ｓ_ＬＡＴである。具体的には、タイミング抽出回路３７は、ＰＡＭ信号の遷移タイミングに関連付けてラッチ信号Ｓ_ＬＡＴを生成できる。コンパレータ２７は、タイミング抽出回路３７からのラッチ信号Ｓ_ＬＡＴを受けるラッチ回路を含む。

図１２の（ａ）部に示されるように、高速のＰＡＭ信号は、その短いフレーム期間故に、鈍った立ち上がり及び立ち下がりを示す。発明者の見積もりによれば、４０ピコ秒程度のフレームを有するＰＡＭ信号は、１９．２ピコ秒程度の位相ジッタを発生させる可能性がある。このような位相ジッタは、最終的には、光信号における位相に伝わる。

タイミング抽出回路３７は、図１２の（ａ）部に示される鈍ったＰＡＭ信号から、図１２の（ｂ）部に示されるラッチ信号Ｓ_ＬＡＴを生成できる。ドライバー１５は、図１２の（ａ）部に示されるＰＡＭ信号に応答して動作するけれども、コンパレータ２７の第１比較回路Ｃ１、第２比較回路Ｃ２及び第３比較回路Ｃ３は、ラッチタイミングに合わせてＰＡＭ信号の振幅値を取り込む。アンプ２９の第１アンプＡ１、第２アンプＡ２及び第３アンプＡ３は、それぞれ、ラッチタイミングに同期して遷移するパルス信号を第１比較回路Ｃ１、第２比較回路Ｃ２及び第３比較回路Ｃ３から受けることができる。マッハツェンダ変調器１３の第１アーム導波路１３ａは、抽出されたクロック周期における遷移タイミングを基準にして変化する駆動信号（Ｓ_Ｍ１Ｄ、Ｓ_Ｍ２Ｄ、Ｓ_Ｍ３Ｄ）をアンプ２９から受ける。本実施例では、第２アーム導波路１３ｂは電気信号を受けない。図１２の（ｃ）部に示されるように、シンボル（１１）、（１０）、（０１）及び（００）は、例えば相対強度１．０、０．６６７、０．３３３、及び０に対応する。

本実施例では、タイミング抽出回路３７は、ＰＡＭ電気信号の波形においてアイ開口が最大になるタイミングに第１値（例えばＬｏｗ）から第２値（例えばＨｉｇｈ）に変化する持続時間の短いパルス状のラッチ信号を生成する。コンパレータ２７は、このラッチ信号が第１値（Ｌｏｗ）から第２値（Ｈｉｇｈ）に変化するタイミングに同期して電圧の比較を行い、ラッチ信号が第１値（Ｌｏｗ）に戻るタイミングに同期して比較を停止しその比較結果を保持する。コンパレータ２７は、比較結果を示す電気信号を出力すると共に、この電気信号を次にラッチ信号が第１値（Ｌｏｗ）から第２値（Ｈｉｇｈ）に変化するまでの期間、維持する。次のクロック信号が第２値（Ｈｉｇｈ）に変化するタイミングに同期して次の電圧比較を行う。タイミング抽出回路３７は、受けたＰＡＭ信号内のクロックの再生成を行って、コンパレータ２７がＰＡＭ信号の値を取り込む調整されたタイミングを生成する。この調整により、受けたＰＡＭ信号の波形の鈍りが光信号に伝搬することを避けることができる。ラッチ型のコンパレータ２７は、光送信装置に入力されたＰＡＭ信号の波形のなまりを補正できる。この実施例に係る光送信装置１１ｄは、図１２の（ｃ）部に示されるように、１フレーム時間４０ピコ秒の高速変調信号から、矩形に近い波形の信号光を生成できる。

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

以上説明したように、本実施形態は、ＰＡＭ電気信号からＰＡＭ光信号を生成できる光送信装置、及びＰＡＭ電気信号に応答してマッハツェンダ変調器を駆動できる駆動半導体集積素子を提供できる。

１１…光送信装置、１３…マッハツェンダ変調器、１３ａ…第１アーム導波路、１３ｂ…第２アーム導波路、１３ｃ…分波器、１３ｄ…合波器、１５…ドライバー、１７ａ…第１半導体メサ、１７ｂ…第２半導体メサ、２１…変調電極、２３…変調電極、２５…駆動回路、Ｓ_ＰＡＭ…パルス振幅変調信号、２７…コンパレータ。

Claims (7)

1. 光送信装置であって、
   複数の変調電極を有する第１アーム導波路を含むマッハツェンダ変調器と、
   パルス振幅変調信号に応答して、前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバーと、
   を備え、
   前記ドライバーは、前記変調電極にそれぞれ接続された複数の駆動回路を含み、前記駆動回路の各々は、前記パルス振幅変調信号を受けるコンパレータを含む、光送信装置。
2. 前記パルス振幅変調信号を受けるタイミング抽出回路を更に備え、
   前記タイミング抽出回路は、前記パルス振幅変調信号からクロック信号の周波数成分を抽出すると共に前記周波数成分からタイミング信号を生成し、
   前記コンパレータは、前記タイミング信号に応答して比較結果を生成すると共に、該比較結果を保持する、請求項１に記載された光送信装置。
3. 前記パルス振幅変調信号は、４つのシンボルに対応する４つのレベルを有し、
   前記複数の変調電極は、第１電極及び第２電極を含み、
   前記駆動回路の各々は、前記コンパレータに接続されたリミティングアンプを含み、前記リミティングアンプは、前記マッハツェンダ変調器に接続される、請求項１又は請求項２に記載された光送信装置。
4. 前記パルス振幅変調信号は、４つのシンボルに対応する４つのレベルを有し、
   前記複数の変調電極は、第１電極、第２電極及び第３電極を含み、
   前記駆動回路の各々は、前記コンパレータに接続されたリミティングアンプを含み、前記リミティングアンプは、前記マッハツェンダ変調器に接続される、請求項１又は請求項２に記載された光送信装置。
5. 前記マッハツェンダ変調器は、第２アーム導波路と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路に接続された分波器と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路に接続された合波器と、を含み、
   前記マッハツェンダ変調器は、前記ドライバーの駆動に応答して前記第１アーム導波路を用いて光変調を行う、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された光送信装置。
6. 光送信装置であって、
   複数の変調電極を有するアーム導波路を含むマッハツェンダ変調器と、
   複数のシンボルに対応する複数の振幅を有するパルス振幅変調信号を受けるための入力と、前記複数の変調電極のうちの一又は複数の電極が前記アーム導波路を伝搬する光の位相の変化を引き起こすように前記パルス振幅変調信号に応じて前記マッハツェンダ変調器を駆動する信号を提供するための複数の出力とを有する駆動半導体集積素子と、
   前記複数の変調電極を前記駆動半導体集積素子に接続する複数の配線導電体と、
   を備え、
   前記駆動半導体集積素子は、前記アーム導波路の前記複数の変調電極を駆動するそれぞれのリミティングアンプを含み、前記リミティングアンプは、前記マッハツェンダ変調器に接続される、光送信装置。
7. 駆動半導体集積素子であって、
   マッハツェンダ変調器によって送信されるべき光信号上の複数のシンボルに対応する複数の振幅を有するパルス振幅変調信号を受けるための入力端子と、
   前記入力端子に接続された複数の駆動回路と、
   前記複数の駆動回路のそれぞれに接続され、前記マッハツェンダ変調器のアーム導波路における複数の変調電極それぞれを駆動する駆動信号を出力するための複数の出力端子と、
   を備え、
   前記駆動回路の各々は、前記入力端子から前記パルス振幅変調信号を受けるコンパレータを含む、駆動半導体集積素子。

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