JP5622154B2 - 複数のマッハツェンダー干渉計を有する光変調器の特性評価方法 - Google Patents
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Description
J2(AK)>J3(AK)のとき,AKがAKの所定値より小さいものとしてAKを求め,
J2(AK)<J3(AK)のとき,AKがAKの所定値より大きいものとしてAKを求める工程を含むものである。
S2,K +>S3,K +のとき,AKがAKの所定値より小さいものとしてAKを求め,
S2,K +<S3,K +のとき,AKがAKの所定値より大きいものとしてAKを求める工程を含むものである。
2 第1のマッハツェンダー干渉計
3 第2のマッハツェンダー干渉計
5 分波部
6 第1のアーム
7 第2のアーム
8 合波部
9 入力部
21 光変調器
22,23,24,25 マッハツェンダー干渉計
26〜32 電極
33 分波部
34 合波部
41 光変調器
51 光変調器
先に説明したとおり,光変調器からの出力光のうち0次成分(キャリア成分)は他のMZIからの成分GKを含む。このためMZIK以外のバイアス状態の影響を受けずに,n≠0のサイドバンド成分の強度を正確に測定することができる。出力信号の0次成分の強度は,MZIKに印加するバイアス電圧とシングルトーンRF信号を制御することによっても制御できる。スキューを無視した場合Sn,K=S−n,Kとなる。よって,nが正,または負の成分のいずれを測定しても評価可能である。また,任意のバイアス状態に対してSn,K=S−n,Kが満たされているかを確認することでスキューが無視できるレベルであるかを見積もることができる。
先に説明したとおり,サイドバンドの奇数次成分が最小又は偶数次成分が最大となるバイアス電圧におけるMZIKのn次のサイドバンド(Sn,K (−))と,サイドバンドの奇数次成分が最大又は偶数次成分が最小となるバイアス電圧におけるMZIKのn次のサイドバンド(Sn,K (+))と,を用いることで,AK,α0,K,及びηKを求めることができる。
挿入損失の評価は,入力光の強度とサイドバンドの強度とを用いることで求めることができる。たとえば,S1,K (+)で示される1次サイドバンドの強度を入力光パワーで割ったものの平方根がKKとなる。よって,入力光の強度とサイドバンドの強度とを用いることでKKを求めることができる。具体的には,平方根を求めるテーブルを用意し,S1,K (+)を入力として,KKを求めればよい。たとえば,任意のMZIに対して同様の測定を行うことで,MZI間のアンバランスを求めることができる。変調器全体としての光損失は概略ΣKKKで与えられるため,全てのMZIに対してKKを求め,これを加算することで,光変調器全体の光損失をも求めることができる。
本発明によれば,測定しようとしている変調器特性に関するパラメーターを求めるために,1次以上のサイドバンドの最大ピークパワーのものSn,K +(又は最小ピークパワーのものSn,K −)を2つ以上測定する必要がある。ほとんどのAKにおいては,1次サイドバンドピークS1,K +が最大である。そこで,S1,K +と,次に大きな2次サイドバンドピークS1,K +もしくは3次サイドバンドピークS3,K +のいずれかが測定できれば,AKを求めることができる。
上記AKの範囲でAKを求める方法を示す。J1(AK)=0となる点を境として,J2(AK)とJ3(AK)の大小が入れ替わる。すなわちAK>3.83では,J2(AK)>J3(AK)であり,AK<3.83ではJ2(AK)<J3(AK)である。これより前者では,2次サイドバンドのピークが大きく,後者では3次サイドバンドのピークが大きくなる。
これより,AKをある値に設定し,そのときの光スペクトルを測定して,2次サイドバンドピークが3次サイドバンドピークより大きければ,AKの範囲を0<AK<3.83に限定し,S1,K +とS2,K +より,式(25)を用いてAKを求めることができる。また,3次サイドバンドピークが2次サイドバンドピークより大きければ,AKの範囲を3.83<AK<5.13に限定し,S1,K +とS3,K +より,式(26)を用いてAKを求めることができる。
入射パワーは,それぞれのMZIへ等分され,過剰損失5dBと考えるとそれぞれのサイドバンドを受光できる条件は,
−5−10logK−20log|Jn,K +(AK)|>―80:入射パワー 0dBm
10−5−10logK−20log|Jn,K +(AK)|>―80:入射パワー 10dBm
となる。
変調周波数が小さいほどサイドバンドを測定することが難しい。各サイドバンドピーク間の波長間隔Δλは,Δλ=λ2*Δf/cで表されるので,波長1.55μm,10GHz変調では,Δλが0.08nmとなる。逆に0.05nm間隔は,約6GHz,0.1nm間隔は,約12GHzとなる。ここでは,6GHz〜12GHzと12GHz以上の2水準を考える。
まず,0次と1次のパワー比を考える。K番目以外のMZIのバイアスはすべて0に合っており,出力は最大になっていると仮定し,K番目で1次が最大ピークのとき0次成分は最小となるので0次のパワ合計は(K−1)/(K/Pin),1次のパワーは,Pin/(K・{J1(AK)}2)と近似的に表すことができる。
よって,
−20log|J1,K +(AK)|+10log(K−1)<40:6GHz〜12GHz
−20log|J1,K +(AK)|+10log(K−1)<50:12GHz〜
が条件となる。
次に2次ピークを用いる場合,0次と2次のピーク比を考える。
2次ピーク最大 Pin/(K・{J2(AK)}2)のとき,0次ピークはPin/(K・[K−1+{J0(AK)}2])となる。
従って−20log|J2,K +(AK)|+10log[K−1+{J0(AK)}2])<50が条件となる。
3次ピークを用いる場合,1次と3次のピーク比を考える。
|{20log|J3(AK)/J1(AK)|}|<50が条件となる。
J2(AK)>J3(AK)のとき,AKがAKの所定値より小さいものとしてAKを求め,
J2(AK)<J3(AK)のとき,AKがAKの所定値より大きいものとしてAKを求める工程を含むものである。そして,AKの所定値の例は,後述する実施例で実証されたものでは,3.83である。一方,AKの値は正確に3.83とする必要がないため,AKの所定値の例は,2.5以上5以下の数であり,3以上4.5以下でもよく,3.5以上4以下でもよい。
S2,K +>S3,K +のとき,AKがAKの所定値より小さいものとしてAKを求め,
S2,K +<S3,K +のとき,AKがAKの所定値より大きいものとしてAKを求める工程を含むものである。
奇数次の最大値および偶数次の最小値は,1次のサイドバンドに関してピークが最大となるバイアス条件をそれぞれ正/負に関して0Vに近いところで測定した。測定値の平均値を測定値とした。奇数次の最小値および偶数次の最大値は,上記2つの奇数次最大のバイアス条件の中間値付近で,+1次と−1次がほぼ同レベルとなるバイアス条件での値とした。
Claims (5)
- 複数のマッハツェンダー干渉計(MZI)を含む光変調器の特性を評価する方法であって,
前記光変調器は,並列に接続されたN個(Nは2以上の整数)のMZIを含み,評価対象MZIをK番目のMZI(MZIK)とし,前記MZIKのn次サイドバンド成分の強度をSn,kとすると,
前記方法は,出力強度を測定する工程と,MZIの特性を評価する工程とを含み,
前記出力強度を測定する工程は,
前記光変調器からの出力光に含まれるサイドバンド信号の強度(Sn,K)を求める工程であり,
前記特性を評価する工程は,
前記Sn,kを用いて,前記MZIKの特性を評価する工程であり,
第1のアームの変調指数をA 1,K とし,MZI K のチャープパラメータをα K * とし,A K をA K =A 1,K +α K * で定義される値とし,J n を第一種ベッセル関数とした場合に,
J 2 (A K )>J 3 (A K )のとき,A K がA K の所定値より小さいものとしてA K を求め,
J 2 (A K )<J 3 (A K )のとき,A K がA K の所定値より大きいものとしてA K を求める工程を含む,
方法。 - 複数のマッハツェンダー干渉計(MZI)を含む光変調器の特性を評価する方法であって,
前記光変調器は,並列に接続されたN個(Nは2以上の整数)のMZIを含み,評価対象MZIをK番目のMZI(MZI K )とし,前記MZI K のn次サイドバンド成分の強度をS n,k とすると,
前記方法は,出力強度を測定する工程と,MZIの特性を評価する工程とを含み,
前記出力強度を測定する工程は,
前記光変調器からの出力光に含まれるサイドバンド信号の強度(S n,K )を求める工程であり,
前記特性を評価する工程は,
前記S n,k を用いて,前記MZI K の特性を評価する工程であり,
n次のサイドバンドが最大となるバイアス電圧における前記MZI K のn次のサイドバンドをS n,K + とし,MZI K の2つのアームのうち第1のアームの変調指数をA 1,K とし,MZI K のチャープパラメータをα K * とし,A K をA K =A 1,K +α K * で定義される値とした場合に,
S 2,K + >S 3,K + のとき,A K がA K の所定値より小さいものとしてA K を求め,
S 2,K + <S 3,K + のとき,A K がA K の所定値より大きいものとしてA K を求める工程を含む,
方法。 - 前記複数のMZIのうち前記MZIK以外のMZIに印加されるバイアス電圧を調整し,前記光変調器からの出力光に含まれる0次成分を抑圧する工程をさらに含み,
前記出力強度を測定する工程は,前記0次成分を抑圧する工程により0次成分が抑圧された前記光変調器からの出力光に含まれるサイドバンド信号の強度(Sn,K)を求める工程である,
請求項1又は請求項2に記載の方法。 - 複数のマッハツェンダー干渉計(MZI)を含む光変調器の特性を評価するシステムであって,
前記システムは,制御装置を有し,
前記制御装置は,前記光変調器の出力光を測定した光検出器から測定情報を受け取る入力部と,前記受け取った測定情報に基づいて所定の演算処理を行うコンピュータとを含み,
前記光変調器は,並列に接続されたN個(Nは2以上の整数)のMZIを含み,評価対象MZIをK番目のMZI(MZIK)とし,前記MZIKのn次サイドバンド成分の強度をSn,kとすると,
前記制御部は,
前記コンピュータを,出力強度を測定する工程と,MZIの特性を評価する工程とを含むステップを実行させることにより,光変調器の特性を評価するように機能させるものであり,
前記出力強度を測定する工程は,
前記光変調器からの出力光に含まれるサイドバンド信号の強度(Sn,K)を求める工程であり,
前記特性を評価する工程は,
前記Sn,kを用いて,前記MZIKの特性を評価する工程であり,
第1のアームの変調指数をA 1,K とし,MZI K のチャープパラメータをα K * とし,A K をA K =A 1,K +α K * で定義される値とし,J n を第一種ベッセル関数とした場合に,
J 2 (A K )>J 3 (A K )のとき,A K がA K の所定値より小さいものとしてA K を求め,
J 2 (A K )<J 3 (A K )のとき,A K がA K の所定値より大きいものとしてA K を求める工程を含む,
システム。 - 複数のマッハツェンダー干渉計(MZI)を含む光変調器の特性を評価するシステムであって,
前記システムは,制御装置を有し,
前記制御装置は,前記光変調器の出力光を測定した光検出器から測定情報を受け取る入力部と,前記受け取った測定情報に基づいて所定の演算処理を行うコンピュータとを含み,
前記光変調器は,並列に接続されたN個(Nは2以上の整数)のMZIを含み,評価対象MZIをK番目のMZI(MZI K )とし,前記MZI K のn次サイドバンド成分の強度をS n,k とすると,
前記制御部は,
前記コンピュータを,出力強度を測定する工程と,MZIの特性を評価する工程とを含むステップを実行させることにより,光変調器の特性を評価するように機能させるものであり,
前記出力強度を測定する工程は,
前記光変調器からの出力光に含まれるサイドバンド信号の強度(S n,K )を求める工程であり,
前記特性を評価する工程は,
前記S n,k を用いて,前記MZI K の特性を評価する工程であり,
n次のサイドバンドが最大となるバイアス電圧における前記MZI K のn次のサイドバンドをS n,K + とし,MZI K の2つのアームのうち第1のアームの変調指数をA 1,K とし,MZI K のチャープパラメータをα K * とし,A K をA K =A 1,K +α K * で定義される値とした場合に,
S 2,K + >S 3,K + のとき,A K がA K の所定値より小さいものとしてA K を求め,
S 2,K + <S 3,K + のとき,A K がA K の所定値より大きいものとしてA K を求める工程を含む,
システム。
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