JP2675033B2 - 分布干渉型光変調器 - Google Patents
分布干渉型光変調器Info
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Description
【発明の詳細な説明】
概要
電気光学効果による導波路の屈折率変化を利用した分
布干渉型光変調器に関し、 低駆動電力化及び広帯域化を目的とし、 単一モード導波路の導波光を分割し、一方の導波光を
位相変調して再び合成することで合成光の強度変調を行
なうようにした干渉型光変調器において、入力側導波路
と、該入力側導波路から分岐される位相変調用導波路
と、該位相変調用導波路が合流する出力側導波路と、該
位相変調用導波路の長手方向に複数設けられる変調信号
印加用の電極とを具備して構成する。 産業上の利用分野 本発明は、電気光学効果による導波路の屈折率変化を
利用した分布干渉型光変調器に関する。 一般的な光通信システムにおいては、送信側で信号光
を強度変調し、受信側で受信光を直接検波して伝送情報
を再生するようにしている。送信側における変調は、LD
（半導体レーザ）等の光源の駆動電圧を変調信号に基づ
いて変化させることにより行なうことができるが、変調
速度の高速化が要求されるような場合には、光源と独立
した光変調器を用いる外部変調方式が有利であるとされ
ている。この種の光変調器の一つとして分布干渉型（マ
ッハツェンダ干渉計型）光変調器があり、超高速光通信
システムの実用化に向けてその構成の最適化が模索され
ている。分布干渉型光変調器に要求されることは、 （イ）消費電力が小さいこと、つまり駆動電圧が低いこ
と、 （ロ）広帯域な変調が可能であること、 等である。 従来の技術 第４図は従来の一般的な分布干渉型光変調器の構成図
である。例えば、LiNbO3からなる導波路基板31にTiを拡
散させることによって導波路32を形成し、この導波路32
の分岐部分32a,32bにそれぞれ駆動電圧印加用の電極33,
34を装架したものである。 上記構成によれば、導波路の分岐部分32a,32bの屈折
率は印加電界の強さに応じて変化するから、同位相で分
岐された分岐光は異なる位相変化を受けることになる。
一方、導波路32は、その分岐部分を含めて基本モード光
のみを伝搬する単一モード導波路とされているから、分
岐光の位相差が０のときは出力される干渉光の強度は最
大となり、分岐光の位相差がπのときは干渉光の強度は
最小となる。また、位相差が０とπの間のときは、位相
差に応じた干渉光強度となる。このように分布干渉型光
変調器は、変調信号により駆動電圧を調整することによ
って、出力光強度の制御を行なうものである。 発明が解決しようとする問題点 一般に、第４図に示される分布干渉型光変調器におい
てその動作電圧をＶ、導波路の屈折率変化部分の長さを
Ｌとすると、 Ｖ・Ｌ＝ａ （ａは定数）…（１） と表わされる。また、変調帯域Δｆは、 Δｆ＝1.4c/π（nm−n0）Ｌ…（２） と表わされる。ここでｃは真空中の光速、nmは導波路の
変調信号マイクロ波に対する屈折率、n0は導波路の導波
光に対する屈折率である。 したがって、上記（１），（２）式より変調帯域Δｆ
は駆動電圧Ｖに比例することになり、広帯域化をはかる
と駆動電圧が高くなってしまう。このため、（イ）及び
（ロ）の要求を同時に満足することが困難であるという
問題があった。 本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、
駆動電力の低減及び広帯域化が可能な分布干渉型光変調
器の提供を目的としている。 問題点を解決するための手段 （２）式を変形すると、 Δｆ＝1.4/πＬ（nm/c−n0/c） ＝1.4/πＬ（1/vm−1/v0）…（３） となるから、駆動電圧が一定の場合には導波路内におけ
る変調信号マイクロ波の速度vmと導波光の速度v0との差
が小さい程帯域Δｆが広くなることになる。 そこで本発明では駆動電圧印加用の電極を分割して実
質的に当該速度差が小さくなるようにして、広帯域化を
はかっている。 本発明によると、入力側導波路と、該入力側導波路か
ら分岐される位相変調用導波路と、該位相変調用導波路
が合流する出力側光導波路とを備え、上記位相変調用導
波路に印加される電界により光の変調を行なうようにし
た分布干渉型光変調器において、上記位相変調用導波路
の長手方向に複数の電極を設け、該複数の電極には光を
変調するための変調信号がそれぞれ入力されることを特
徴とする分布干渉型光変調器が提供される。 望ましくは、上記複数の電極にそれぞれ入力される変
調信号は、該変調信号の伝搬速度と上記位相変調用導波
路における光の伝搬速度の差を相殺するようにタイミン
グを調整されている。 また、望ましくは、上記複数の電極にそれぞれ入力さ
れる変調信号は、一つの変調信号の位相をシフトさせる
ことにより得られる。 作用 入力側導波路１を導波された基本モードの導波光は、
分割されて位相変調用導波路2,3を導波される際に、電
極５から印加される電界の強さに応じた位相変化を受け
る。これらの導波光は出力側導波路４に合流されるが、
出力側導波路４は基本モードの光だけを導波することが
できるから、当該導波光の強度は位相変調用導波路2,3
の導波光の位相差に応じて変化する。従って、電極５に
印加する電圧に応じて入力導波光を強度変調することが
できる。 電極５を位相変調用導波路2,3の長手方向に複数設け
ているのは、変調信号（例えばマイクロ波）の伝搬速度
が位相変調用導波路2,3の導波光の伝搬速度よりも小さ
いことに起因して変調帯域が制限を受けることを防止す
るためである。すなわち、電極５を複数設けることによ
り、個々の電極における変調信号の遅れを小さくして広
帯域化をはかっているものである。 実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第２図は本発明の実施例を示す分布干渉型光変調器の
構成図である。11は例えばLiNbO3等の強誘電体結晶から
なる導波路基板であり、この導波路基板11上には、例え
ばTi（チタン）を選択的に拡散して基板結晶の屈折率を
部分的に大きくすることにより、入力側導波路12、位相
変調用導波路13,14及び出力側導波路15が形成されてい
る。位相変調用導波路13には変調信号印加用の第１電極
16及び第２電極18が導波光の進行方向に向かってこの順
で装架されている。17,19は図示しない接地部分に接続
される接地電極である。21は変調信号を供給するための
ストリップラインであり、ボンディングワイヤ20を介し
て第１電極16に接続されている。ストリップライン21は
又、変調信号の位相を後述するように調整するための移
相器26を介してストリップライン23に接続されており、
このストリップライン23はさらにボンディングワイヤ22
を介して第２電極18に接続されている。24,25はそれぞ
れ第１電極16と接地電極17間及び第２電極18と接地電極
19間に接続される負荷抵抗又は終端抵抗である。 第３図は、位相変調用導波路13に導波される導波光
Ａ、位相変調用導波路14に導波される導波光Ｂ、第１電
極16を伝搬する電気信号Ｃ、及び第２電極18を伝搬する
電気信号Ｄのａ〜ｄ点（第２図）における位相状態を、
導波光Ｂの位相を基準として示している。ここでａ点は
入力側導波路12の分岐部分、ｂ点は位相変調用導波路13
における第１電極16の装架開始部分、ｃ点は位相変調用
導波路13,14間の部分、ｄ点は位相変調用導波路13にお
ける第２電極18の装架終了部分である。 a,b点において導波光A,Bは同位相であるが、ｃ点にお
いては、電気信号Ｃによる電界を受けた後であるから、
導波光Ａは導波光Ｂに対して例えば位相がπ/2遅れる。
一方、電気信号Ｃは、導波光との伝搬速度の差に応じて
時間td遅れる。この遅れが第２電極18まで保存されると
変調帯域が制限を受けるから、本実施例では第２電極18
に印加される電気信号Ｄの印加タイミングをtd早めるよ
うに移相器26の移相量を調整して、導波光と電気信号の
伝搬速度差を補償するようにしている。 ｄ点では導波光Ａはさらにπ/2遅れて合計で導波光Ｂ
に対してπ遅れるから、これら導波光A,Bは合流する際
に互いに干渉し合い、その結果出力光強度は０となる。 このように本実施例では変調信号印加用の電極を２つ
に（３つ以上でもよい）分割すると共に、それぞれに印
加する変調信号の位相を調整するようにしているので、
導波光と変調信号は見かけ上ほぼ同一の速度で伝搬し、
従ってこの光変調器の広帯域化がはかられるものであ
る。 発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、同一駆動電圧
における広帯域化が可能であるから、低駆動電力化及び
広帯域化に適した分布干渉型光変調器を提供することが
可能になるという効果を奏する。
布干渉型光変調器に関し、 低駆動電力化及び広帯域化を目的とし、 単一モード導波路の導波光を分割し、一方の導波光を
位相変調して再び合成することで合成光の強度変調を行
なうようにした干渉型光変調器において、入力側導波路
と、該入力側導波路から分岐される位相変調用導波路
と、該位相変調用導波路が合流する出力側導波路と、該
位相変調用導波路の長手方向に複数設けられる変調信号
印加用の電極とを具備して構成する。 産業上の利用分野 本発明は、電気光学効果による導波路の屈折率変化を
利用した分布干渉型光変調器に関する。 一般的な光通信システムにおいては、送信側で信号光
を強度変調し、受信側で受信光を直接検波して伝送情報
を再生するようにしている。送信側における変調は、LD
（半導体レーザ）等の光源の駆動電圧を変調信号に基づ
いて変化させることにより行なうことができるが、変調
速度の高速化が要求されるような場合には、光源と独立
した光変調器を用いる外部変調方式が有利であるとされ
ている。この種の光変調器の一つとして分布干渉型（マ
ッハツェンダ干渉計型）光変調器があり、超高速光通信
システムの実用化に向けてその構成の最適化が模索され
ている。分布干渉型光変調器に要求されることは、 （イ）消費電力が小さいこと、つまり駆動電圧が低いこ
と、 （ロ）広帯域な変調が可能であること、 等である。 従来の技術 第４図は従来の一般的な分布干渉型光変調器の構成図
である。例えば、LiNbO3からなる導波路基板31にTiを拡
散させることによって導波路32を形成し、この導波路32
の分岐部分32a,32bにそれぞれ駆動電圧印加用の電極33,
34を装架したものである。 上記構成によれば、導波路の分岐部分32a,32bの屈折
率は印加電界の強さに応じて変化するから、同位相で分
岐された分岐光は異なる位相変化を受けることになる。
一方、導波路32は、その分岐部分を含めて基本モード光
のみを伝搬する単一モード導波路とされているから、分
岐光の位相差が０のときは出力される干渉光の強度は最
大となり、分岐光の位相差がπのときは干渉光の強度は
最小となる。また、位相差が０とπの間のときは、位相
差に応じた干渉光強度となる。このように分布干渉型光
変調器は、変調信号により駆動電圧を調整することによ
って、出力光強度の制御を行なうものである。 発明が解決しようとする問題点 一般に、第４図に示される分布干渉型光変調器におい
てその動作電圧をＶ、導波路の屈折率変化部分の長さを
Ｌとすると、 Ｖ・Ｌ＝ａ （ａは定数）…（１） と表わされる。また、変調帯域Δｆは、 Δｆ＝1.4c/π（nm−n0）Ｌ…（２） と表わされる。ここでｃは真空中の光速、nmは導波路の
変調信号マイクロ波に対する屈折率、n0は導波路の導波
光に対する屈折率である。 したがって、上記（１），（２）式より変調帯域Δｆ
は駆動電圧Ｖに比例することになり、広帯域化をはかる
と駆動電圧が高くなってしまう。このため、（イ）及び
（ロ）の要求を同時に満足することが困難であるという
問題があった。 本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、
駆動電力の低減及び広帯域化が可能な分布干渉型光変調
器の提供を目的としている。 問題点を解決するための手段 （２）式を変形すると、 Δｆ＝1.4/πＬ（nm/c−n0/c） ＝1.4/πＬ（1/vm−1/v0）…（３） となるから、駆動電圧が一定の場合には導波路内におけ
る変調信号マイクロ波の速度vmと導波光の速度v0との差
が小さい程帯域Δｆが広くなることになる。 そこで本発明では駆動電圧印加用の電極を分割して実
質的に当該速度差が小さくなるようにして、広帯域化を
はかっている。 本発明によると、入力側導波路と、該入力側導波路か
ら分岐される位相変調用導波路と、該位相変調用導波路
が合流する出力側光導波路とを備え、上記位相変調用導
波路に印加される電界により光の変調を行なうようにし
た分布干渉型光変調器において、上記位相変調用導波路
の長手方向に複数の電極を設け、該複数の電極には光を
変調するための変調信号がそれぞれ入力されることを特
徴とする分布干渉型光変調器が提供される。 望ましくは、上記複数の電極にそれぞれ入力される変
調信号は、該変調信号の伝搬速度と上記位相変調用導波
路における光の伝搬速度の差を相殺するようにタイミン
グを調整されている。 また、望ましくは、上記複数の電極にそれぞれ入力さ
れる変調信号は、一つの変調信号の位相をシフトさせる
ことにより得られる。 作用 入力側導波路１を導波された基本モードの導波光は、
分割されて位相変調用導波路2,3を導波される際に、電
極５から印加される電界の強さに応じた位相変化を受け
る。これらの導波光は出力側導波路４に合流されるが、
出力側導波路４は基本モードの光だけを導波することが
できるから、当該導波光の強度は位相変調用導波路2,3
の導波光の位相差に応じて変化する。従って、電極５に
印加する電圧に応じて入力導波光を強度変調することが
できる。 電極５を位相変調用導波路2,3の長手方向に複数設け
ているのは、変調信号（例えばマイクロ波）の伝搬速度
が位相変調用導波路2,3の導波光の伝搬速度よりも小さ
いことに起因して変調帯域が制限を受けることを防止す
るためである。すなわち、電極５を複数設けることによ
り、個々の電極における変調信号の遅れを小さくして広
帯域化をはかっているものである。 実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第２図は本発明の実施例を示す分布干渉型光変調器の
構成図である。11は例えばLiNbO3等の強誘電体結晶から
なる導波路基板であり、この導波路基板11上には、例え
ばTi（チタン）を選択的に拡散して基板結晶の屈折率を
部分的に大きくすることにより、入力側導波路12、位相
変調用導波路13,14及び出力側導波路15が形成されてい
る。位相変調用導波路13には変調信号印加用の第１電極
16及び第２電極18が導波光の進行方向に向かってこの順
で装架されている。17,19は図示しない接地部分に接続
される接地電極である。21は変調信号を供給するための
ストリップラインであり、ボンディングワイヤ20を介し
て第１電極16に接続されている。ストリップライン21は
又、変調信号の位相を後述するように調整するための移
相器26を介してストリップライン23に接続されており、
このストリップライン23はさらにボンディングワイヤ22
を介して第２電極18に接続されている。24,25はそれぞ
れ第１電極16と接地電極17間及び第２電極18と接地電極
19間に接続される負荷抵抗又は終端抵抗である。 第３図は、位相変調用導波路13に導波される導波光
Ａ、位相変調用導波路14に導波される導波光Ｂ、第１電
極16を伝搬する電気信号Ｃ、及び第２電極18を伝搬する
電気信号Ｄのａ〜ｄ点（第２図）における位相状態を、
導波光Ｂの位相を基準として示している。ここでａ点は
入力側導波路12の分岐部分、ｂ点は位相変調用導波路13
における第１電極16の装架開始部分、ｃ点は位相変調用
導波路13,14間の部分、ｄ点は位相変調用導波路13にお
ける第２電極18の装架終了部分である。 a,b点において導波光A,Bは同位相であるが、ｃ点にお
いては、電気信号Ｃによる電界を受けた後であるから、
導波光Ａは導波光Ｂに対して例えば位相がπ/2遅れる。
一方、電気信号Ｃは、導波光との伝搬速度の差に応じて
時間td遅れる。この遅れが第２電極18まで保存されると
変調帯域が制限を受けるから、本実施例では第２電極18
に印加される電気信号Ｄの印加タイミングをtd早めるよ
うに移相器26の移相量を調整して、導波光と電気信号の
伝搬速度差を補償するようにしている。 ｄ点では導波光Ａはさらにπ/2遅れて合計で導波光Ｂ
に対してπ遅れるから、これら導波光A,Bは合流する際
に互いに干渉し合い、その結果出力光強度は０となる。 このように本実施例では変調信号印加用の電極を２つ
に（３つ以上でもよい）分割すると共に、それぞれに印
加する変調信号の位相を調整するようにしているので、
導波光と変調信号は見かけ上ほぼ同一の速度で伝搬し、
従ってこの光変調器の広帯域化がはかられるものであ
る。 発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、同一駆動電圧
における広帯域化が可能であるから、低駆動電力化及び
広帯域化に適した分布干渉型光変調器を提供することが
可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理図、
第２図は本発明の実施例を示す分布干渉型光変調器の構
成図、 第３図は第２図中各点における導波光及び電気信号の位
相状態を説明するための図、 第４図は従来の一般的な分布干渉型光変調器の構成図で
ある。 1,12…入力側導波路、2,3,13,14…位相変調用導波路、
4,15…出力側導波路、５…電極、11…導波路基板、16…
第１電極、17,19…接地電極、18…第２電極、26…移相
器。
成図、 第３図は第２図中各点における導波光及び電気信号の位
相状態を説明するための図、 第４図は従来の一般的な分布干渉型光変調器の構成図で
ある。 1,12…入力側導波路、2,3,13,14…位相変調用導波路、
4,15…出力側導波路、５…電極、11…導波路基板、16…
第１電極、17,19…接地電極、18…第２電極、26…移相
器。
フロントページの続き
(72)発明者 荒井 康成
神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地
富士通株式会社内
(56)参考文献 特開 昭60−114820（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−252527（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．入力側導波路と、該入力側導波路から分岐される位
相変調用導波路と、該位相変調用導波路が合流する出力
側光導波路とを備え、上記位相変調用導波路に印加され
る電界により光の変調を行なうようにした分布干渉型光
変調器において、 上記位相変調用導波路の長手方向に複数の電極を設け、 光と電気信号の伝搬速度差を補償するように変調信号の
位相をシフトさせて該変調信号を上記複数の電極にそれ
ぞれ入力するようにしたことを特徴とする分布干渉型光
変調器。 ２．上記複数の電極にそれぞれ入力される変調信号は、
該変調信号の伝搬速度と上記位相変調用導波路における
光の伝搬速度の差を相殺するようにタイミングを調整さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の分布干渉型
光変調器。 ３．上記複数の電極にそれぞれ入力される変調信号は、
一つの変調信号の位相をシフトさせることにより得られ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の分布干渉型
光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322274A JP2675033B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | 分布干渉型光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322274A JP2675033B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | 分布干渉型光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01163720A JPH01163720A (ja) | 1989-06-28 |
| JP2675033B2 true JP2675033B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=18141814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322274A Expired - Fee Related JP2675033B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | 分布干渉型光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2675033B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3132894B2 (ja) * | 1992-04-24 | 2001-02-05 | 工業技術院長 | 距離測定装置 |
| KR20020060899A (ko) * | 2001-01-13 | 2002-07-19 | 김춘성 | 하우스용 온풍장치 |
| JP5729303B2 (ja) | 2009-10-09 | 2015-06-03 | 日本電気株式会社 | 光変調器モジュール及び光信号の変調方法 |
| WO2013121747A1 (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | 日本電気株式会社 | 光変調器および光変調方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE463739B (sv) * | 1983-10-10 | 1991-01-14 | Ericsson Telefon Ab L M | Foerfarande och anordning att oeka bandbredden i en hoeghastighetsmodulator |
| US4776657A (en) * | 1986-03-25 | 1988-10-11 | Tektronix, Inc. | Electro-optic phase shifter with reduced input capacitance |
-
1987
- 1987-12-19 JP JP62322274A patent/JP2675033B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01163720A (ja) | 1989-06-28 |
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