JP2008076729A - Intensity modulator by phase modulating conversion not requiring bias control - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は，位相変調器を用いた強度変調器などに関する。より詳しく説明すると，本発明は，位相変調器と分散媒質とを組合せることで，バイアス調整が不要な強度変調器などを得る技術などに関する。 The present invention relates to an intensity modulator using a phase modulator. More specifically, the present invention relates to a technique for obtaining an intensity modulator that does not require bias adjustment by combining a phase modulator and a dispersion medium.
光に情報を乗せる方法として，光の強度，周波数，又は位相を変化させる方法が知られている。それらの中では，光の強度を変調し，光の強弱を情報とするオンオフキーイング（ＯＯＫ）が最も一般的である。ＯＯＫを達成するために，マッハツェンダー型の光強度変調器（ＭＺ変調器）などが用いられていた。 As a method of placing information on light, a method of changing the intensity, frequency, or phase of light is known. Among them, on-off keying (OOK) in which the intensity of light is modulated and the intensity of light is used as information is the most common. In order to achieve OOK, a Mach-Zehnder type light intensity modulator (MZ modulator) or the like has been used.
図６は，光情報通信に用いられるマッハツェンダー型変調器の概略図である。図６に示されるように，ＭＺ変調器は，電極を有する２つのアーム（４１，４２）を有する変調器である。ＭＺ変調器は，入力光を分波し，２つのアームに伝え，それぞれのアームの電極にバイアス電圧を印加することで伝播する光の位相を制御することができる。そして，位相を調整した２つのアームを伝播する光を合波（４３）することで，出力光の強度を制御できる変調器である。例えば，両アーム上の光の位相が逆位相であれば，合波された信号は互に打ち消しあい，出力が弱まる。ＭＺ変調器は，このような原理を利用して，強度の強い信号と，弱い信号を作り出すことができる（情報通信研究所超高速フォトニックネットワークグループ「光ネットワーク技術の全て」日本実業出版社42頁，43頁2005年）。
FIG. 6 is a schematic diagram of a Mach-Zehnder type modulator used for optical information communication. As shown in FIG. 6, the MZ modulator is a modulator having two arms (41, 42) having electrodes. The MZ modulator can demultiplex input light, transmit it to the two arms, and control the phase of the propagating light by applying a bias voltage to the electrodes of the respective arms. And it is a modulator which can control the intensity | strength of output light by combining (43) the light which propagates two arms which adjusted the phase. For example, if the phases of the light on both arms are opposite, the combined signals cancel each other and the output is weakened. Using this principle, the MZ modulator can produce strong and weak signals (National Institute of Information and Communications Technology Ultra-high-speed photonic network group “All about optical network technology”, Nippon Jitsugyo Publishing 42)
このようなＭＺ変調器を用いた光情報通信は，変調器への印加電圧を制御することでＯＯＫを達成でき，優れたものであった。しかしながら，ＭＺ変調器では，最適な導波路を設計することは困難であるという問題や，バイアス調整など最適な動作環境を整えることが容易ではないという問題があった。また，ＭＺ変調器は，変調信号（４４）の他に，バイアス電源（４５）を必要とするので，装置の費用が高くなるほか，消費電力も高まり，物理的にも大掛かりな装置となるという問題もあった。
本発明は，バイアス調整などを必要としない強度変調器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an intensity modulator that does not require bias adjustment or the like.
本発明は，バイアス調整などを必要としない強度変調器を用いた情報通信システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an information communication system using an intensity modulator that does not require bias adjustment or the like.
本発明は，基本的には，光が伝播する導波路と，前記導波路を伝播する光の位相を調整するための電極とを有する位相変調器と；前記位相変調器から出力された光が入力する分散媒質と；を具備する光強度変調器などに関する。 The present invention basically includes a phase modulator having a waveguide through which light propagates and an electrode for adjusting the phase of the light propagating through the waveguide; and the light output from the phase modulator The present invention relates to a light intensity modulator having an input dispersion medium.
本発明の光強度変調器では，たとえば，入力光の位相がπの時に光を反射し，位相が０のときに光を透過させる分散媒質を用いるとする。そして，位相変調器により光の位相を，例えば，０又はπとなるように制御することで，強弱を持った光信号を得ることができる。具体的には，入力光が所定の位相を有する場合は，入力光を反射するようなファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を用いればよい。そのようなＦＢＧを用いることで，例えば，位相変調器の変調信号を調整して出力光の位相が０となるようにした場合は，ＦＢＧから強い光が出力され，位相変調器の変調信号を調整して出力光の位相がπとなるようにした場合は，ＦＢＧから弱い光が出力される。このようにしてＯＯＫを達成できる。本発明では，基本的にはこのような原理を用いて，光の強弱に関する信号を得るものである。このような構成を有するので，ＭＺ変調器のようにバイアス電圧を調整する必要がなくなり，バイアス電源が不要となる。このためコストを抑えることができ，しかも物理的に省スペースで済む。さらには，基本的に導波路は直線状の導波路でよいので，ＭＺ導波路のような複雑な設計を行う必要がなくなる。 In the light intensity modulator of the present invention, for example, it is assumed that a dispersion medium that reflects light when the phase of input light is π and transmits light when the phase is 0 is used. Then, by controlling the phase of the light so that it becomes, for example, 0 or π by the phase modulator, an optical signal having strength can be obtained. Specifically, when the input light has a predetermined phase, a fiber Bragg grating (FBG) that reflects the input light may be used. By using such an FBG, for example, when the phase of the output light is adjusted to 0 by adjusting the modulation signal of the phase modulator, strong light is output from the FBG, and the modulation signal of the phase modulator is When adjustment is made so that the phase of the output light is π, weak light is output from the FBG. In this way, OOK can be achieved. In the present invention, basically, such a principle is used to obtain a signal relating to the intensity of light. With this configuration, there is no need to adjust the bias voltage as in the MZ modulator, and a bias power supply is not necessary. For this reason, the cost can be reduced and the physical space can be saved. Furthermore, since the waveguide may basically be a straight waveguide, it is not necessary to perform a complicated design like the MZ waveguide.
上記のような光強度変調器を用いて光強度変調信号を取得し，それを伝送路へ出力することで，光ＯＯＫを用いた光情報通信を達成できる。また，光強度変調信号をアンテナへ入力し，無線信号を得ることで，容易に所定の周波数を有する無線信号を得ることができる。 Optical information communication using optical OOK can be achieved by acquiring a light intensity modulation signal using the above light intensity modulator and outputting it to a transmission line. Further, by inputting a light intensity modulation signal to the antenna and obtaining a radio signal, a radio signal having a predetermined frequency can be easily obtained.
本発明によれば，バイアス調整などを必要としない強度変調器を提供できる。 According to the present invention, an intensity modulator that does not require bias adjustment or the like can be provided.
本発明によれば，バイアス調整などを必要としない強度変調器を用いた情報通信システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an information communication system using an intensity modulator that does not require bias adjustment or the like.
以下，図面を用いて，本発明を具体的に説明する。図１は，本発明の光強度変調器の基本構成を示す概略図である。図１に示されるように，本発明の光強度変調器（１）は，光源（２）からの光が伝播する導波路（３）と，前記導波路を伝播する光の位相を調整するための電極（４）とを有する位相変調器（５）と；前記位相変調器（５）から出力された光が入力する分散媒質（６）と；を具備する。そして，前記分散媒質（６）は，前記位相変調器（５）で位相が変調された光の位相に応じて，透過又は反射する性質を有しているので，前記電極（４）に印加する変調信号に応じて，前記分散媒質（６）から出力される光の強度を制御できることとなる。これにより，光の強弱からなるＯＯＫ信号を得ることができる。なお，図１中符号７は，位相変調器の変調信号源を示す。以下，本発明の光強度変調器を達成するための各要素について説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a light intensity modulator of the present invention. As shown in FIG. 1, the light intensity modulator (1) according to the present invention adjusts the phase of the waveguide (3) through which light from the light source (2) propagates and the light propagated through the waveguide. A phase modulator (5) having a plurality of electrodes (4); and a dispersion medium (6) to which light output from the phase modulator (5) is input. Since the dispersion medium (6) has a property of transmitting or reflecting according to the phase of the light whose phase is modulated by the phase modulator (5), it is applied to the electrode (4). The intensity of light output from the dispersion medium (6) can be controlled according to the modulation signal. As a result, an OOK signal composed of light intensity can be obtained. Reference numeral 7 in FIG. 1 indicates a modulation signal source of the phase modulator. Hereinafter, each element for achieving the light intensity modulator of the present invention will be described.
光源として，公知の光源を採用できる。好ましい光源は，ダイオード，レーザーダイオードなどである。光源は，連続光（ＣＷ光）を用いることが好ましい。用いられる光の強度や周波数も，光情報通信などにおいて用いられる公知のものを適宜用いればよい。本発明の光強度変調器を光情報通信に用いる場合，1550nm帯又は1310nm帯の光源を用いることが好ましい。一方，本発明の光強度変調器をCD又はDVDの光書き込み装置又は光読み出し装置として用いる場合，780nm，650nm，又は400nm帯の光源を用いることが好ましい。 A known light source can be employed as the light source. Preferred light sources are diodes, laser diodes and the like. The light source is preferably continuous light (CW light). The light intensity and frequency used may be appropriately selected from known ones used in optical information communication. When the light intensity modulator of the present invention is used for optical information communication, it is preferable to use a light source of 1550 nm band or 1310 nm band. On the other hand, when the light intensity modulator of the present invention is used as a CD or DVD optical writing device or optical reading device, it is preferable to use a light source of 780 nm, 650 nm, or 400 nm band.
位相変調器として，光学系において用いられる公知の位相変調器を用いることができる。位相変調器として，電気光学効果を利用して変調を行うものがあげられる。また，位相変調器として，導波路と，前記導波路に形成された金属薄膜ヒータ（電極）とによって構成されるものを用いても良い。位相変調器によって変調される位相として，０又はπ（パイ）の２種類の信号があげられるが，０，２／３パイ（１２０度），及び４／３パイ（２４０度）であってもよいし，さらに複数種類の位相変調を行うように制御しても良い。このような位相変調量は，例えば，ヒータに加えられる電圧量を調整することにより制御できる。このような電圧量の調整は，金属薄膜ヒータ（電極）と接続される信号源から出力される電気信号を制御することにより得ることができる。 As the phase modulator, a known phase modulator used in an optical system can be used. An example of the phase modulator is one that performs modulation using the electro-optic effect. Further, as the phase modulator, one constituted by a waveguide and a metal thin film heater (electrode) formed in the waveguide may be used. As the phase modulated by the phase modulator, there are two types of signals of 0 or π (pi), but 0, 2/3 pi (120 degrees), and 4/3 pi (240 degrees) Alternatively, it may be controlled to perform a plurality of types of phase modulation. Such a phase modulation amount can be controlled, for example, by adjusting the amount of voltage applied to the heater. Such adjustment of the voltage amount can be obtained by controlling an electric signal output from a signal source connected to the metal thin film heater (electrode).
位相変調器は，公知であるので，市販されているものを適宜購入して用いてもよい。また，位相変調器は，例えばＬＮ基板上に，電極及びＴｉ拡散のニオブ酸リチウム導波路を形成することにより得ても良い。また，位相変調器は，シリコン（Si）基板上に，電極及び二酸化シリコン（SiO2）からなる導波路を形成することにより得てもよい。また，InPやGaAs基板上にInGaAsP，GaAlAs導波路を形成した光半導体導波路を用いても良い。基板として，ＸカットＺ軸伝搬となるように切り出されたニオブ酸リチウム （LiNbO3：LN）が好ましい。これは大きな電気光学効果を利用できるため低電力駆動が可能であり，かつ優れた応答速度が得られるためである。この基板のＸカット面（ＹＺ面）の表面に光導波路が形成され、導波光はＺ軸（光学軸）に沿って伝搬することとなる。Ｘカット以外のニオブ酸リチウム基板を用いても良い。また，基板として，電気光学効果を有する三方晶系、六方晶系といった一軸性結晶、又は結晶の点群がＣ3V，Ｃ3，Ｄ3，Ｃ3h，Ｄ3hである材料を用いることができる。これらの材料は、電界の印加によって屈折率変化が伝搬光のモードによって異符号となるような屈折率調整機能を有する。具体例としては、ニオブ酸リチウムの他に、タンタル酸リチウム （LiTO3：LT），β−BaB2O4（略称BBO），LiIO3等を用いることができる。 Since the phase modulator is publicly known, a commercially available one may be appropriately purchased and used. The phase modulator may be obtained, for example, by forming an electrode and a Ti diffusion lithium niobate waveguide on an LN substrate. The phase modulator may be obtained by forming a waveguide made of an electrode and silicon dioxide (SiO 2 ) on a silicon (Si) substrate. Alternatively, an optical semiconductor waveguide in which an InGaAsP or GaAlAs waveguide is formed on an InP or GaAs substrate may be used. As the substrate, lithium niobate (LiNbO 3 : LN) cut out so as to achieve X-cut Z-axis propagation is preferable. This is because a large electro-optic effect can be used, so that low power driving is possible and an excellent response speed can be obtained. An optical waveguide is formed on the surface of the X cut surface (YZ surface) of the substrate, and the guided light propagates along the Z axis (optical axis). A lithium niobate substrate other than the X-cut may be used. Further, a uniaxial crystal such as a trigonal crystal system or a hexagonal crystal system having an electro-optic effect, or a material whose crystal point group is C 3V , C 3 , D 3 , C 3h , D 3h can be used as the substrate. . These materials have a function of adjusting the refractive index so that the change in refractive index is different depending on the mode of propagating light when an electric field is applied. Specific examples include lithium tantalate (LiTO 3 : LT), β-BaB 2 O 4 (abbreviation BBO), LiIO 3 and the like in addition to lithium niobate.
基板の大きさは，所定の導波路を形成できる大きさであれば，特に限定されない。基板の長辺の長さとして，１ｃｍ〜１０ｃｍがあげられ，２ｃｍ〜５ｃｍであれば好ましく，２ｃｍ〜４ｃｍであればより好ましい。各導波路の幅，長さ，及び深さも本発明のモジュールがその機能を発揮しうる程度のものであれば特に限定されない。各導波路の幅としては，たとえば１〜２０マイクロメートル，好ましくは５〜１０マイクロメートル程度があげられる。また，導波路の深さ（厚さ）として，たとえば１〜２０マイクロメートル，好ましくは５〜１０マイクロメートル程度があげられる。なお，位相変調器として，図６に示されるようなマッハツェンダー型導波路を有する位相変調器であってもよい。 The size of the substrate is not particularly limited as long as a predetermined waveguide can be formed. The length of the long side of the substrate is 1 cm to 10 cm, preferably 2 cm to 5 cm, more preferably 2 cm to 4 cm. The width, length, and depth of each waveguide are not particularly limited as long as the module of the present invention can exert its function. The width of each waveguide is, for example, about 1 to 20 micrometers, preferably about 5 to 10 micrometers. The depth (thickness) of the waveguide is, for example, about 1 to 20 micrometers, preferably about 5 to 10 micrometers. Note that the phase modulator may be a phase modulator having a Mach-Zehnder type waveguide as shown in FIG.
分散媒質は，入力した光のうち所定のものを分散等させる性質を有するものがあげられる。具体的には，光の位相によって，透過率や反射率が異なる分散媒質があげられる。分散媒質として，ファイバブラッググレーティング，フォトニック結晶，誘電体多層膜，又は半導体多層膜があげられる。 Examples of the dispersion medium include those having the property of dispersing predetermined light among the input light. Specifically, dispersion media having different transmittances and reflectances depending on the phase of light can be mentioned. Examples of the dispersion medium include a fiber Bragg grating, a photonic crystal, a dielectric multilayer film, and a semiconductor multilayer film.
ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）として，ユニフォームファイバグレーティング，チャープグレーティング，又はマルチセクショングレーティングを用いるものや，変調可能なファイバグレーティングがあげられる。以下，ＦＢＧについて説明する。ＦＢＧは，たとえば，位相マスクを介して紫外線を照射し，そのコアの屈折率を所定のピッチで変化させることにより得ることができる。 Examples of the fiber Bragg grating (FBG) include those using a uniform fiber grating, a chirped grating, or a multi-section grating, and a fiber grating that can be modulated. Hereinafter, FBG will be described. The FBG can be obtained, for example, by irradiating ultraviolet rays through a phase mask and changing the refractive index of the core at a predetermined pitch.
図２は，本発明の光強度変調器の原理を説明する概念図である。図２（ａ）は，周波数からみて上側波側帯（ＵＳＢ）成分に相当する位置に，ＦＢＧの反射帯が位置するものの概念図を示す。図２（ｂ）は，周波数からみて下側波側帯（ＬＳＢ）成分に相当する位置に，ＦＢＧの反射帯が位置するものの概念図を示す。光源からの信号光の波長をλ0とする。そして，光位相変調器へ印加される変調信号の変調周波数をｆmとする。すると，位相変調を受けた信号光は，その変調周波数に関連する値（具体的には１／ｆm）だけ波長がシフトする。これがサイドバンドである。したがって，ＦＢＧとして，このサイドバンドに相当する位置に反射帯が位置するようなものがあげられる。その場合，位相変調器における位相変調が行われると，印加される変調信号応じてＵＳＢ又はＬＳＢの位置へ光の波長がシフトするので，そのシフトに応じて光が反射され，又は光が透過されることとなる。本発明においては，サイドバンド信号を効果的に切り抜くため，反射帯から透過帯への傾きが急峻なほど好ましい。なお，反射帯から透過帯への傾きは，ＦＢＧなどを構成する周期構造の繰返し数が大きいほど高くなり，反射率も高まるので，繰返し数として，２以上１×１０5以下があげられ，１×１０2以上５×１０4以下でもよく，１×１０3以上１×１０4以下でもよい。なお，透過帯の中心周波数は，製作するＦＢＧなどの繰返し周期をλc／４とすることで得ることができる。反射帯域は，周期構造を構成する２つの材料の屈折率の比に関連する。 FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the principle of the light intensity modulator of the present invention. FIG. 2A shows a conceptual diagram of the FBG reflection band located at a position corresponding to the upper sideband (USB) component in terms of frequency. FIG. 2B shows a conceptual diagram of the FBG reflection band located at a position corresponding to the lower sideband (LSB) component in terms of frequency. Let λ 0 be the wavelength of the signal light from the light source. Then, the modulation frequency of the modulation signal applied to the optical phase modulator and f m. Then, the signal light subjected to the phase modulation, wavelength by a value (specifically 1 / f m) associated with the modulation frequency shifts. This is the sideband. Therefore, an FBG having a reflection band located at a position corresponding to the side band can be mentioned. In that case, when phase modulation is performed in the phase modulator, the wavelength of the light is shifted to the USB or LSB position according to the applied modulation signal, so that the light is reflected or transmitted according to the shift. The Rukoto. In the present invention, in order to effectively cut out the sideband signal, it is preferable that the inclination from the reflection band to the transmission band is steep. Note that the inclination from the reflection band to the transmission band increases as the number of repetitions of the periodic structure constituting the FBG increases, and the reflectance increases. Therefore, the number of repetitions ranges from 2 to 1 × 10 5. × 10 2 or more and 5 × 10 4 or less, or 1 × 10 3 or more and 1 × 10 4 or less may be used. The center frequency of the transmission band can be obtained by setting the repetition period of the manufactured FBG to λ c / 4. The reflection band is related to the ratio of the refractive indexes of the two materials constituting the periodic structure.
ユニフォームＦＢＧは，グレーティングの周期・屈折率などが均一なＦＢＧである。ユニフォームＦＢＧは，容易に製造でき，ユニフォームＦＢＧを用いるとシステムのコストが安価に納まる。 The uniform FBG is an FBG having a uniform grating period and refractive index. The uniform FBG can be easily manufactured. If the uniform FBG is used, the cost of the system can be reduced.
なお，グレーティングのピッチは，対象とする光の波長などに応じて適切な間隔のものを用いればよく，たとえば，１００ｎｍ〜１０００ｎｍがあげられ，３００ｎｍ〜８００ｎｍでもよい。また，グレーティングのコアに対する屈折率差として，1×10-6〜１×10-2があげられ，1×10-5〜5×10-3でもよく，1×10-4〜1×10-3でもよい。 Note that the pitch of the grating may be an appropriate interval according to the wavelength of the target light, for example, 100 nm to 1000 nm, or 300 nm to 800 nm. Further, the refractive index difference with respect to the core of the grating, 1 × 10 -6 ~1 × 10 -2 , and the like, may also 1 × 10 -5 ~5 × 10 -3 , 1 × 10 -4 ~1 × 10 - 3 is acceptable.
チャープグレーティングは，ＦＢＧの長手方向に屈折率周期やグレーティングの周期を変化させたチャープドＦＢＧである。チャープグレーティングにより，入力信号の波長に応じて，反射する位置を異ならせることができる。そして，グレーティング部位を長くした長いチャープドグレーティングを用いれば，反射帯域が広くなるという利点がある。 The chirped grating is a chirped FBG in which the refractive index period and the grating period are changed in the longitudinal direction of the FBG. With the chirped grating, the reflection position can be varied according to the wavelength of the input signal. If a long chirped grating with a long grating part is used, there is an advantage that the reflection band is widened.
なお，チャープドＦＢＧのグレーティングのピッチは，通常は，徐々に変化するが，対象とする光の波長などに応じて適切な間隔のものを用いればよく，たとえば，100nm〜1000nmがあげられ，300nm〜800nmでもよい。また，グレーティングのコアに対する屈折率差として，1×10-6〜１×10-2があげられ，1×10-5〜5×10-3でもよく，1×10-4〜1×10-3でもよい。 The pitch of the chirped FBG grating usually changes gradually, but it is sufficient to use an appropriate interval according to the wavelength of the target light, for example, 100 nm to 1000 nm. 800nm may be used. Further, the refractive index difference with respect to the core of the grating, 1 × 10 -6 ~1 × 10 -2 , and the like, may also 1 × 10 -5 ~5 × 10 -3 , 1 × 10 -4 ~1 × 10 - 3 is acceptable.
マルチセクションＦＢＧは，波長変化と反射点変化が離散的なＦＢＧである。すなわち，ある範囲の波長成分の光信号は，ほぼ同じ反射点で反射するが，それと異なる範囲の波長成分は反射点が離散的に変化することとなる。 The multi-section FBG is an FBG in which wavelength changes and reflection point changes are discrete. That is, optical signals having a certain range of wavelength components are reflected at substantially the same reflection point, but the reflection points of wavelength components in a different range are discretely changed.
なお，マルチセクションFBGのグレーティングのピッチは，通常は，目的にあわせて調整するが，対象とする光の波長などに応じて適切な間隔のものを用いればよく，たとえば，100nm〜1000nmがあげられ，300nm〜800nmでもよい。また，グレーティングのコアに対する屈折率差として，1×10-6〜１×10-2があげられ，1×10-5〜5×10-3でもよく，1×10-4〜1×10-3でもよい。 The pitch of the grating of the multi-section FBG is usually adjusted according to the purpose, but it is sufficient to use an appropriate interval according to the wavelength of the target light, for example, 100 nm to 1000 nm. , 300 nm to 800 nm may be used. Further, the refractive index difference with respect to the core of the grating, 1 × 10 -6 ~1 × 10 -2 , and the like, may also 1 × 10 -5 ~5 × 10 -3 , 1 × 10 -4 ~1 × 10 - 3 is acceptable.
フォトニック結晶として，ドライエッチングや自己クローニング法などにより形成した１〜３次元の周期的構造体があげられる。自己クローニング法による周期構造体は，川上彰二郎氏又はフォトニックラティス社の論文又は特許公報に開示される方法に従って，適宜製造することができる。このような周期構造体は，例えば，偏光面や周波数により透過・不透過を制御できるので，位相変調器により光の位相を変調することで，透過・不透過を容易に制御できることとなる。 Examples of photonic crystals include 1 to 3 dimensional periodic structures formed by dry etching or self-cloning methods. The periodic structure by the self-cloning method can be appropriately produced according to the method disclosed in the paper or patent gazette of Shojiro Kawakami or Photonic Lattice. Since such a periodic structure can control transmission / non-transmission according to, for example, the polarization plane and frequency, the transmission / non-transmission can be easily controlled by modulating the phase of light with a phase modulator.
誘電体多層膜とは，スパッタリングにより形成した１次元の多層膜構造である。具体的には，SiO2/TiO2からなる多層膜があげられ，この場合の屈折率の差としてn=1.5/2.0のようなものがあげられる。 The dielectric multilayer film is a one-dimensional multilayer film structure formed by sputtering. Specifically, a multilayer film made of SiO 2 / TiO 2 is exemplified, and a difference in refractive index in this case is n = 1.5 / 2.0.
半導体多層膜とは，エピタキシャル成長により形成した1次元の多層膜構造である。具体的には，GaAs/GaAlAsからなる多層膜構造を有するものや，GaAs/GaAlAsの中間組成からなるものがあげられる。すなわち，xを0以上1以下の数とすると，GaAs/GaxAl1-xAs-があげられる。組成比であるxを制御することで，屈折率を変化させることができる。すなわち，望ましい屈折率に応じてxを制御すればよいので，xとして，0以上0.25以下でもよいし，0.25以上0.5以下でもよいし，0.5以上0.75以下でもよく，0.75以上1以下でもよい。具体的なGaAs/GaAlAsの屈折率の差としてn=3.5/3.0のようなものがあげられる。 A semiconductor multilayer film is a one-dimensional multilayer structure formed by epitaxial growth. Specific examples include those having a multilayer film structure made of GaAs / GaAlAs and those made of an intermediate composition of GaAs / GaAlAs. That is, if x is a number between 0 and 1, GaAs / Ga x Al 1-x As − can be mentioned. The refractive index can be changed by controlling the composition ratio x. That is, since x may be controlled according to a desired refractive index, x may be 0 or more and 0.25 or less, 0.25 or more and 0.5 or less, 0.5 or more and 0.75 or less, or 0.75 or more and 1 or less. A specific difference in refractive index of GaAs / GaAlAs is n = 3.5 / 3.0.
図３は，実際に製造された強度変調器の外観図を示す図である。図３に示されるように，この強度変調器は，光源からの光がファイバなどで位相変調器（５）に導かれ，所定の変調が施された後，ＦＢＧ（６）へ伝えられ，所定の変調を施されたもの，又は変調が施されなかったものがＦＢＧ（６）から出力される。 FIG. 3 is a diagram showing an external view of an actually manufactured intensity modulator. As shown in FIG. 3, in this intensity modulator, the light from the light source is guided to the phase modulator (5) by a fiber or the like, subjected to predetermined modulation, and then transmitted to the FBG (6), where predetermined light is transmitted. The one that has been modulated or the one that has not been modulated is output from the FBG (6).
以下，光強度変調器の動作例について説明する。まず，光源（２）から連続光が出力される。出力された連続光は，導波路（３）を通じて，位相変調器（５）へと入力される。位相変調器（５）は，金属薄膜のヒータなどからなる電極（４）が設けられており，変調信号源（７）は，電極（４）に印加する電圧を，光に乗せる情報に応じて変化させる。すると，位相変調器（５）は，その電圧量などに応じて，導波路（３）を伝播する光の位相に変調を加える。 Hereinafter, an operation example of the light intensity modulator will be described. First, continuous light is output from the light source (2). The output continuous light is input to the phase modulator (5) through the waveguide (3). The phase modulator (5) is provided with an electrode (4) composed of a metal thin film heater or the like, and the modulation signal source (7) is adapted to the voltage applied to the electrode (4) according to the information on the light. Change. Then, the phase modulator (5) modulates the phase of the light propagating through the waveguide (3) according to the voltage amount.
そして，位相変調を加えられた光は，ＦＢＧなどの分散媒質（６）へと伝えられる。このＦＢＧは，例えば，光源からの光の波長を有する光であって，位相がπずれた状態の光を反射するように調整されている。すると，位相変調器の変調信号を調整して出力光の位相が０となるようにした場合は，ＦＢＧから強い光が出力され，位相変調器の変調信号を調整して出力光の位相がπとなるようにした場合は，ＦＢＧから弱い光が出力される。このようにしてＯＯＫを達成できる。本発明では，基本的にはこのような原理を用いて，光の強弱に関する信号を得るものである。このような構成を有するので，ＭＺ変調器のようにバイアス電圧を調整する必要がなくなるので容易に制御でき，バイアス電源が不要となる。このため，コストを抑えることができ，しかも物理的に省スペースで済む。さらには，基本的に導波路は直線状の導波路でよいので，ＭＺ導波路のような複雑な設計を行う必要がなくなる。 Then, the phase-modulated light is transmitted to the dispersion medium (6) such as FBG. The FBG is, for example, adjusted to reflect light having a wavelength of light from a light source and having a phase shifted by π. Then, when the phase of the output light is adjusted to 0 by adjusting the modulation signal of the phase modulator, strong light is output from the FBG, and the phase of the output light is adjusted by adjusting the modulation signal of the phase modulator. In such a case, weak light is output from the FBG. In this way, OOK can be achieved. In the present invention, basically, such a principle is used to obtain a signal relating to the intensity of light. Since it has such a configuration, it is not necessary to adjust the bias voltage as in the MZ modulator, so that it can be easily controlled and a bias power supply is not required. For this reason, it is possible to reduce costs and save physical space. Furthermore, since the waveguide may basically be a straight waveguide, it is not necessary to perform a complicated design like the MZ waveguide.
本発明の光情報通信装置は，光が伝播する導波路と，前記導波路を伝播する光の位相を調整するための電極とを有する位相変調器と；前記位相変調器から出力された光が入力する分散媒質と；を具備する光強度変調器を具備する光情報通信装置に関する。すなわち，本発明の光情報通信装置は，上記した光強度変調器を用いた光情報通信装置に関する。したがって，本発明の光情報通信装置は，光強度変調器として，上述した様々な態様のものを用いることができる。上述したとおり，本発明の光強度変調器は，省スペースで容易にＯＯＫ信号を得ることができるので，そのＯＯＫ信号を用いて光情報通信を行うことができる。 An optical information communication device of the present invention includes a phase modulator having a waveguide through which light propagates and an electrode for adjusting the phase of the light propagating through the waveguide; and the light output from the phase modulator The present invention relates to an optical information communication apparatus including a light intensity modulator including a dispersion medium for input. That is, the optical information communication apparatus of the present invention relates to an optical information communication apparatus using the above-described optical intensity modulator. Therefore, the optical information communication apparatus of the present invention can use the various aspects described above as the light intensity modulator. As described above, since the light intensity modulator of the present invention can easily obtain an OOK signal in a small space, optical information communication can be performed using the OOK signal.
図４は，本発明の無線通信装置の基本構成を示す概略図である。本発明の無線通信装置（２１）は，光源（２２）からの光が伝播する導波路（２３）と，前記導波路を伝播する光の位相を調整するための電極とを有する位相変調器（２５）と；前記位相変調器から出力された光が入力する分散媒質（２６）と；を具備する光強度変調器と；前記光強度変調器から出力された光が入力する光検出器（２８）と；前記光検出器が検出した光信号を無線信号へと変換するアンテナ（２９）と；を具備する，無線通信装置に関する。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the basic configuration of the wireless communication apparatus of the present invention. A wireless communication device (21) of the present invention comprises a phase modulator (23) having a waveguide (23) through which light from a light source (22) propagates and an electrode for adjusting the phase of the light propagated through the waveguide. 25) and a dispersion medium (26) to which the light output from the phase modulator is input; and a photodetector (28) to which the light output from the light intensity modulator is input. And an antenna (29) for converting the optical signal detected by the photodetector into a radio signal.
すなわち，本発明の無線通信装置は，上記した光強度変調器を用いた無線通信装置に関する。したがって，本発明の無線通信装置は，光強度変調器として，上述した様々な態様のものを用いることができる。上述したとおり，本発明の光強度変調器は，省スペースで容易にＯＯＫ信号を得ることができるので，そのＯＯＫ信号を用いて無線通信装置を行うことができる。 That is, the wireless communication apparatus of the present invention relates to a wireless communication apparatus using the above-described light intensity modulator. Therefore, the wireless communication apparatus of the present invention can use the above-described various aspects as the light intensity modulator. As described above, since the light intensity modulator of the present invention can easily obtain an OOK signal in a small space, a wireless communication apparatus can be performed using the OOK signal.
光検出器（２７）は，変調光信号発生装置の出力光を検出し，電気信号に変換するための手段である。光検出器として，公知のものを採用できる。光検出器として，例えばフォトダイオードを含むデバイスを採用できる。光検出器は，例えば，光信号を検出し，電気信号に変換するものがあげられる。光検出器によって，光信号の強度，周波数などを検出できる。光検出器として，たとえば「米津宏雄著”光通信素子工学”−発光・受光素子−，工学図書株式会社，第６版，平成１２年発行」に記載されているものを適宜採用できる。 The photodetector (27) is means for detecting the output light of the modulated optical signal generator and converting it into an electrical signal. A well-known thing can be employ | adopted as a photodetector. For example, a device including a photodiode can be employed as the photodetector. Examples of the photodetector include one that detects an optical signal and converts it into an electrical signal. The optical detector can detect the intensity, frequency, etc. of the optical signal. As the photodetector, for example, those described in “Hiroo Yonezu“ Optical Communication Device Engineering ”—Light Emitting / Receiving Element—, Engineering Books Co., Ltd., 6th edition, published in 2000” can be adopted as appropriate.
アンテナ（２８）は，光検出器が変換した電気信号を，無線信号として放出するための装置である。アンテナとして，公知のアンテナを用いることができる。 The antenna (28) is a device for emitting an electric signal converted by the photodetector as a radio signal. A known antenna can be used as the antenna.
図５は，実施例１で用いた強度変調器を示すブロック図である。図５に示されるように，この強度変調器は，光源と，光源から出力された光の偏波面を調整する偏波コントローラPCと，偏波コントローラからの出力光が入力され，その位相が制御される位相変調器と，前記位相変調器により位相が制御された光が入力する分散媒質と，前記分散媒質を経た光を分析するためのスペクトルアナライザを具備する。 FIG. 5 is a block diagram illustrating the intensity modulator used in the first embodiment. As shown in FIG. 5, this intensity modulator has a light source, a polarization controller PC that adjusts the polarization plane of the light output from the light source, and the output light from the polarization controller, and its phase is controlled. A phase modulator to which the light whose phase is controlled by the phase modulator is input, and a spectrum analyzer for analyzing the light that has passed through the dispersion medium.
本実施例１では，光源として1550nm帯の波長可変レーザを用いた。偏波コントローラを用いて，分散媒質であるFBGの反射帯域に対して適当な波長に調整した。位相変調器は，住友大阪セメント製のDC〜40GHzまで動作する進行波型電極をもつ一般的な位相変調器（LN位相変調器）を用いた。分散媒質であるFBGとして，三菱電機製のものを用い，サイドローブを小さく（反射帯以外の透過率を高く）設計したもので，反射帯から透過帯が波長に対して急峻に変化するように設計した。このFBGの反射帯域は約0.5nmであり，反射帯から透過帯へ傾きが0.2nmほどで急峻に落ち込む。また，このFBGには，温度コントロールが装着されており，反射帯域が変化しないように安定化されている。 In Example 1, a 1550 nm wavelength tunable laser was used as the light source. Using a polarization controller, the wavelength was adjusted to an appropriate wavelength for the reflection band of the FBG, which is a dispersion medium. As the phase modulator, a general phase modulator (LN phase modulator) having a traveling wave type electrode operating from DC to 40 GHz made by Sumitomo Osaka Cement was used. The dispersion medium FBG is made by Mitsubishi Electric, and the side lobe is designed to be small (transmittance other than the reflection band is high) so that the transmission band changes sharply with respect to the wavelength from the reflection band. Designed. The reflection band of this FBG is about 0.5 nm, and it falls steeply from the reflection band to the transmission band with an inclination of about 0.2 nm. The FBG is also equipped with a temperature control that stabilizes the reflection band so that it does not change.
本発明の強度変調器は，全くバイアス電圧を印加せずに動作できるので，優れた光強度変調器として，光情報通信の分野で利用されうる。また，本発明の強度変調器は，アンテナと組み合わせることにより，ファイバ無線システムの受信基地局や，光計測に使われる強度変調器などとして利用されうる。 Since the intensity modulator of the present invention can operate without applying a bias voltage at all, it can be used as an excellent light intensity modulator in the field of optical information communication. Further, the intensity modulator of the present invention can be used as a receiving base station of a fiber radio system, an intensity modulator used for optical measurement, or the like by combining with an antenna.
１ 強度変調器
２ 光源
３ 導波路
４ 電極
５ 位相変調器
６ 分散媒質
７ 変調信号源
２１ 無線通信装置
２２ 光源
２３ 導波路
２５ 位相変調器
２６ 分散媒質
２７ 変調信号源
２８ 光検出器
２９ アンテナ
４１ マッハツェンダー導波路のアーム
４２ マッハツェンダー導波路のアーム
４３ 導波路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記位相変調器から出力された光が入力する分散媒質と；
を具備する光強度変調器。 A phase modulator having a waveguide through which light propagates and an electrode for adjusting the phase of the light propagating through the waveguide;
A dispersion medium to which the light output from the phase modulator is input;
A light intensity modulator comprising:
を具備する，光情報通信装置。 A phase modulator having a waveguide through which light propagates and an electrode for adjusting the phase of the light propagating through the waveguide; and a dispersion medium into which the light output from the phase modulator is input A light intensity modulator;
An optical information communication device comprising:
前記光強度変調器から出力された光が入力する光検出器と；
前記光検出器が検出した光信号を無線信号へと変換するアンテナと；
を具備する，無線通信装置。 A phase modulator having a waveguide through which light propagates and an electrode for adjusting the phase of the light propagating through the waveguide; and a dispersion medium into which the light output from the phase modulator is input A light intensity modulator;
A photodetector for receiving the light output from the light intensity modulator;
An antenna for converting an optical signal detected by the photodetector into a radio signal;
A wireless communication device comprising:
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