JPH01237516A - Optical modulator - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
光信号を変調する干渉形の光変調器に関し、光変調器の
損失を増大することな（、モニタ用の光信号を得ること
を目的とし、
入力ポートから分岐し、少な（とも何れか一方に変調信
号に従った電界を印加して伝搬位相を制御する分岐導波
路と、該分岐導波路の出力端に接続した主信号用出力ポ
ートと、前記分岐導波路の何れか一方に接続し、且つ前
記主信号用出力ポートとの間の光路長りを（ｎ＋１／４
）λ（ｎ＝任意の整数、λ−光信号の波長）としたモニ
タ用出力ポートとを備えて構成した。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding an interferometric optical modulator that modulates an optical signal, the purpose is to obtain an optical signal for monitoring without increasing the loss of the optical modulator. A branch waveguide which branches out and controls the propagation phase by applying an electric field according to a modulation signal to either one of the branches, a main signal output port connected to the output end of the branch waveguide, and a main signal output port connected to the output end of the branch waveguide. The optical path length between the main signal output port and the main signal output port is (n+1/4).
) λ (n = any integer, λ - wavelength of the optical signal) and a monitoring output port.
本発明は、光信号を変調する干渉形の光変調器に関する
ものである。The present invention relates to an interferometric optical modulator that modulates an optical signal.
光通信方式に於いては、光信号を変調して伝送する為に
強度変調が一般に採用されており、その強度変調を行う
方式として、半導体レーザの駆動電流を変調信号によっ
て制御する直接変調方式と、半導体レーザの連続出力光
を、光変調器によって変調する外部変調方式とがあり、
伝送速度が数Ｇ ｂ ／ ｓ以上の場合には、直接変調
方式よりも外部変調方式の方が動作が安定する。又光変
調器として、既に各種の構成が提案されており、挿入損
失の小さい光変調器として、干渉形の光変調器が知られ
ている。この干渉形光変調器の特性を更に改善すること
が要望されている。In optical communication systems, intensity modulation is generally used to modulate and transmit optical signals. Direct modulation methods, in which the drive current of a semiconductor laser is controlled by modulation signals, and direct modulation methods, are used to modulate and transmit optical signals. There is an external modulation method in which the continuous output light of a semiconductor laser is modulated by an optical modulator.
When the transmission speed is several Gb/s or more, the operation of the external modulation method is more stable than that of the direct modulation method. Furthermore, various configurations have already been proposed as optical modulators, and interferometric optical modulators are known as optical modulators with low insertion loss. It is desired to further improve the characteristics of this interferometric optical modulator.
前述の従来例の干渉形の光変調器は、例えば、第３図に
示す構成を有するもので、３１は入力ポート、３２ａ、
３２ｂは分岐導波路、３３は出力ポート、３４は基板、
３５．３６は光ファイバ、３７．３８は電極、３９は変
調電源部、４０はバイアス電源部である。基板３４は、
ＬｉＮｂＯ５、Ｌｉ Ｔ ａ Ｏ３＋ Ｇ ａ Ａ ｓ
等の電気光学効果を有する材料を用い、分岐導波路３２
ａ、３２ｂ等の。The conventional interference type optical modulator described above has, for example, the configuration shown in FIG. 3, where 31 is an input port, 32a,
32b is a branch waveguide, 33 is an output port, 34 is a substrate,
35 and 36 are optical fibers, 37 and 38 are electrodes, 39 is a modulation power supply section, and 40 is a bias power supply section. The substrate 34 is
LiNbO5, Li Ta O3+ Ga As
The branch waveguide 32 is made of a material having an electro-optic effect such as
a, 32b, etc.
導波路は、不純物拡散により形成され、分岐導波路３２
ａに電界を印加する為の電極３７．３８が形成されてい
る。The waveguide is formed by impurity diffusion, and the branch waveguide 32
Electrodes 37 and 38 are formed for applying an electric field to a.
光ファイバ３５から入力ポート３１に加えられた光信号
は、分岐導波路３２ａ、３２ｂに分岐されて伝搬し、出
力ポート３３に於いて合波されて光ファイバ３６に入射
される。電極３７．３８に電圧を印加しないで、分岐導
波路３２ａ、３２ｂが同一光路長の場合は、入力ポート
３１から分岐導波路３２ａ、３２ｂを介して出力ポート
３３に伝搬した光信号の位相は同一位相となり、加算さ
れて出力光となるから、入カポ−）３１に加えられた光
信号がそのまま出力ポート３３から出力されることにな
る。An optical signal applied from the optical fiber 35 to the input port 31 is split into branch waveguides 32a and 32b, propagated, multiplexed at the output port 33, and input into the optical fiber 36. If no voltage is applied to the electrodes 37 and 38 and the branching waveguides 32a and 32b have the same optical path length, the phases of the optical signals propagated from the input port 31 to the output port 33 via the branching waveguides 32a and 32b are the same. Since the phases are added and output light is obtained, the optical signal applied to the input port 31 is outputted as is from the output port 33.
又電極３７．３８に電圧を印加して、分岐導波路３２ａ
の屈折率を変化させ、分岐導波路３２ｂを伝搬して出力
ポート３３に出力される光信号の位相に対して、分岐導
波路３２ａを伝搬して出力ポート３３に出力される光信
号の位相を逆相とすると、入力ポート３１に加えられた
光信号は出力ポート３３から出力されないことになる。Also, by applying a voltage to the electrodes 37 and 38, the branch waveguide 32a
By changing the refractive index of the optical signal, the phase of the optical signal propagated through the branching waveguide 32a and outputted to the output port 33 is changed relative to the phase of the optical signal propagated through the branched waveguide 32b and outputted to the output port 33. If the phase is reversed, the optical signal applied to the input port 31 will not be output from the output port 33.
従って、電極３７．３８に変調電圧を印加することによ
り、入力ポート３１に加えた光信号を強度変調して出力
ポート３３から出力することができる。Therefore, by applying a modulating voltage to the electrodes 37 and 38, the optical signal applied to the input port 31 can be intensity-modulated and output from the output port 33.
第４図は変調特性説明図であり、変調電圧と出力ポート
３３からの出力光との関係を示し、変調電圧をＯｖとし
た時に、前述のように、分岐導波路３２ａ、３２ｂを伝
搬する光信号の位相は、出力ポート３３では同相となり
、加算されて出力されるから、最大出力光レベルとなり
、変調電圧を増加するに従って、分岐導波路３２ａを伝
搬する光信号と分岐導波路３２ｂを伝搬する光信号との
位相差が大きくなり、出力ポート３３に於いて逆相とな
ると、出力光レベルは０となる。FIG. 4 is an explanatory diagram of modulation characteristics, showing the relationship between the modulation voltage and the output light from the output port 33. When the modulation voltage is Ov, the light propagating through the branch waveguides 32a and 32b as described above. The signals have the same phase at the output port 33, and are added and output, resulting in the maximum output optical level.As the modulation voltage is increased, the optical signal propagates through the branch waveguide 32a and the optical signal propagates through the branch waveguide 32b. When the phase difference with the optical signal becomes large and the phase becomes opposite at the output port 33, the output light level becomes 0.
この出力光レベルが０となる変調電圧は、製造誤差等に
よりばらつくので、変調電圧をバイアス電圧ｖｂと変調
パルス電圧Ｖｐとにより形成し、バイアス電圧ｖｂを出
力光レベルが０となるように設定し、このバイアス電圧
ｖｂに変調パルス電圧Ｖｐを重畳して印加するものであ
る。Since the modulation voltage at which the output light level becomes 0 varies due to manufacturing errors, etc., the modulation voltage is formed by the bias voltage vb and the modulation pulse voltage Vp, and the bias voltage vb is set so that the output light level becomes 0. , a modulation pulse voltage Vp is applied superimposed on this bias voltage vb.
バイアス電圧ｖｂを最適に調整した場合の出力光波形は
、例えば、第５図の実線で示すものとなるが、バイアス
電圧ｖｂが最適値からずれて！する場合の出力光波形は
、同図の点線で示すものとなり、消光比が劣化すること
になる。The output optical waveform when the bias voltage vb is optimally adjusted is, for example, as shown by the solid line in FIG. 5, but the bias voltage vb deviates from the optimal value! In this case, the output light waveform will be as shown by the dotted line in the figure, and the extinction ratio will deteriorate.
前述のように、従来例の干渉形の光変調器に於いては、
出力光をモニタしてバイアス電圧ｖｂが最適値となるよ
うに調整する必要がある。その為に、出力ポート３３に
接続した光ファイバ３６に入射された出力光を一部分岐
する必要が生じる。As mentioned above, in the conventional interferometric optical modulator,
It is necessary to monitor the output light and adjust the bias voltage vb to the optimum value. Therefore, it is necessary to partially branch the output light that has entered the optical fiber 36 connected to the output port 33.
それによって、実効的な挿入損失が増大する欠点がある
。This has the disadvantage that the effective insertion loss increases.
又入力ポート３１に接続された光ファイバ３５には、図
示を省略した光アイソレータを介して半導体レーザを接
続し、半導体レーザに対する戻り光が入射しないように
構成するものであり、従って、光変調器に於ける反射が
少ない程、光アイソレータの構成が簡単となるものであ
るが、前述の従来例の干渉形の光変調器に於いては、バ
イアス電圧ｖｂのみを印加して出力光レベルを０とした
時に、光吸収体を設けているものではないから、反射光
が多くなり、この反射光が半導体レーザの戻り光となら
ないように、光アイソレータを多段に設ける必要があっ
た。その為に、装置が大型化する欠点があった。Furthermore, a semiconductor laser is connected to the optical fiber 35 connected to the input port 31 via an optical isolator (not shown) to prevent return light from entering the semiconductor laser. The less reflection there is, the simpler the structure of the optical isolator becomes. However, in the conventional interference type optical modulator mentioned above, the output light level is reduced to 0 by applying only the bias voltage vb. In this case, since no light absorber is provided, a large amount of reflected light is reflected, and it is necessary to provide optical isolators in multiple stages to prevent this reflected light from becoming return light from the semiconductor laser. Therefore, there was a drawback that the device became large.
本発明は、光変調器の損失を増大することなく、モニタ
用の光信号を得ることを目的とするものである。An object of the present invention is to obtain an optical signal for monitoring without increasing the loss of an optical modulator.
本発明の光変調器は、出力光を反転したレベルのモニタ
用光を出力させるものであり、第１図を参照して説明す
る。The optical modulator of the present invention outputs monitoring light of an inverted level from the output light, and will be described with reference to FIG. 1.
入力ポート１から分岐し、少なくとも何れか一方に変調
信号に従った電界を印加して伝搬位相を制御する分岐導
波路２ａ、２ｂと、この分岐導波路２ａ、 ２ｂの出
力端に接続した主信号用出力ポート３と、分岐導波路２
ａ、２ｂの何れか一方に接続し、且つ主信号用出力ポー
ト３との間の光路長を（ｎ＋１／４） λとしたモニタ
用出力ポート４とを基板５上に設けたものである。Branch waveguides 2a and 2b that branch from input port 1 and apply an electric field according to a modulation signal to at least one of them to control the propagation phase, and main signals connected to the output ends of these branch waveguides 2a and 2b. output port 3 and branch waveguide 2
A monitor output port 4 is provided on the substrate 5, and the optical path length between the main signal output port 3 and the main signal output port 3 is (n+1/4)λ.
入力ポート１から入射した光信号は、分岐導波路２ａに
印加する変調電圧に従って変調されて、主信号用出力ポ
ート３から出力される。その時、モニタ用出力ポート４
との間の光路長りを、光信号の波長をλとして、（ｎ＋
１／４） λとしたことにより、分岐導波路２ａ、２ｂ
から主信号用出力ポート３に伝搬した光信号が同一位相
の場合、モニタ用出力ポート４に於いては逆相となり、
又主信号用出力ポート３に於いて逆相となる場合は、モ
ニタ用出力ポート４に於いて同相となる。従って、主信
号用出力ポート３からの出力光レベルを反転したレベル
で、モニタ用出力ポート４から出力される。即ち、主信
号用出力ポート３からの出力光とモニタ用出力ポート４
からの出力光との和は一定となる。The optical signal that enters from the input port 1 is modulated according to the modulation voltage applied to the branch waveguide 2a, and is output from the main signal output port 3. At that time, monitor output port 4
The optical path length between
1/4) By setting it as λ, the branch waveguides 2a, 2b
If the optical signals propagated from
Moreover, when the main signal output port 3 is out of phase, the monitor output port 4 is in the same phase. Therefore, the optical signal is output from the monitor output port 4 at a level that is an inversion of the output light level from the main signal output port 3. That is, the output light from the main signal output port 3 and the monitor output port 4
The sum with the output light from is constant.
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図は本発明の詳細な説明図であり、前述のように、
Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３等の基板５上に、入力ポート１か
ら分岐した分岐導波路２ａ、２ｂと、これらの分岐導波
路２ａ、２ｂの出力端を接続した主信号用出力ポート３
と、分岐導波路２ｂの途中に接続したモニタ用出力ポー
ト４とを形成し、分岐導波路２ａに変調電圧を印加する
為の電極９゜１０を形成したものであり、主信号用出力
ポート３とモニタ用出力ポート４との間の光路長りを、
（ｎ＋１／４）λに選定したものである。なお、λは光
信号の波長、ｎは任意の整数である。FIG. 1 is a detailed explanatory diagram of the present invention, and as described above,
Branch waveguides 2a and 2b branched from the input port 1 and a main signal output port 3 to which the output ends of these branch waveguides 2a and 2b are connected on a substrate 5 such as L i N b O3.
and a monitor output port 4 connected to the middle of the branch waveguide 2b, an electrode 9° 10 for applying a modulation voltage to the branch waveguide 2a, and a main signal output port 3. The optical path length between and monitor output port 4 is
(n+1/4)λ was selected. Note that λ is the wavelength of the optical signal, and n is an arbitrary integer.
又入力ポート１と主信号用出力ポート３とモニタ用出力
ポート４とにそれぞれ光ファイバ６．７．８が接続され
、光ファイバ６には図示を省略した半導体レーザが接続
され、又光ファイバ８には図示を省略したモニタ装置が
接続されている。又電極ｌＯは接地され、電極９に変調
電源部１１とバイアス電源部１２とが接続されている。Further, optical fibers 6, 7, and 8 are connected to the input port 1, the main signal output port 3, and the monitor output port 4, respectively, a semiconductor laser (not shown) is connected to the optical fiber 6, and an optical fiber 8 is connected to the optical fiber 6. A monitor device (not shown) is connected to. Further, the electrode IO is grounded, and the modulation power supply section 11 and the bias power supply section 12 are connected to the electrode 9.
入力ポート１と、主信号用出力ポート３との間の分岐導
波路２ａ、２ｂの光路長を等しくし、主信号用出力ポー
ト３とモニタ用出力ポート４との間の分岐導波路２ｂの
光路長りをλ／４とした場合、主信号出力ポート３に於
ける分岐導波路２ａ、２ｂを伝搬した光信号の位相を同
相とした時、モニタ用出力ポート４に於いては、分岐導
波路２ｂを伝搬した光信号の位相が主信号用出力ポート
３に於ける光信号の位相よりλ／４進み、又分岐導波路
２ａを伝搬した光信号の位相が、主信号用出力ポート３
に於ける光信号の位相よりλ／４遅れることになり、従
って、λ／２の位相差が生じるから、分岐導波路２ａを
伝搬した光信号と、分岐導波路２ｂを伝搬した光信号と
が打ち消しあって、モニタ用出力ポート４の出力光レベ
ルはＯとなる。反対に、主信号用出力ポート３に於いて
逆相で加算される場合は、モニタ用出力ポート４に於い
て同相で加算されることになる。The optical path lengths of the branch waveguides 2a and 2b between the input port 1 and the main signal output port 3 are made equal, and the optical path length of the branch waveguide 2b between the main signal output port 3 and the monitor output port 4 is made equal. When the length is λ/4, when the phases of the optical signals propagated through the branch waveguides 2a and 2b at the main signal output port 3 are in phase, at the monitor output port 4, the branch waveguide The phase of the optical signal propagated through the branch waveguide 2b leads the phase of the optical signal at the main signal output port 3 by λ/4, and the phase of the optical signal propagated through the branch waveguide 2a leads the phase of the optical signal at the main signal output port 3.
Since the phase of the optical signal is delayed by λ/4 from the phase of the optical signal at They cancel each other out, and the output light level of the monitor output port 4 becomes O. On the other hand, when the signals are added in opposite phases at the main signal output port 3, they are added in the same phase at the monitor output port 4.
第２図は本発明の実施例の動作説明図であり、（ａ）は
主信号用出力ポート３の出力光波形、（ｂ）はモニタ用
出力ポート４の出力光波形を示し、実線はバイアス電源
部１２からのバイアス電圧ｖｂを最適値に調整し、変調
電源部１１から変調パルス電圧Ｖｐを印加した場合を示
し、点線は、バイアス電圧ｖｂが最適値からずれた場合
を示す。FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of the present invention, in which (a) shows the output optical waveform of the main signal output port 3, (b) shows the output optical waveform of the monitor output port 4, and the solid line shows the bias A case is shown in which the bias voltage vb from the power supply unit 12 is adjusted to the optimum value and a modulated pulse voltage Vp is applied from the modulated power supply unit 11, and the dotted line indicates a case in which the bias voltage vb deviates from the optimum value.
（ａ）、 （ｂ）の波形から判るように、主信号用出力
ポート３の出力光と、モニタ用出力ポート４の出力光と
は、レベルが反転したものとなり、モニタ用出力ポート
４の出力光をモニタすることにより、挿入損失を増加さ
せることなくバイアス電圧ｖｂの調整を行うことが可能
となり、且つ主信号用出力ポート３の出力光を監視する
ことができる。As can be seen from the waveforms in (a) and (b), the output light from the main signal output port 3 and the output light from the monitor output port 4 have inverted levels, and the output from the monitor output port 4 By monitoring the light, the bias voltage vb can be adjusted without increasing insertion loss, and the output light of the main signal output port 3 can be monitored.
本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、種々付加変更することができるものであり、例えば、
変調電圧を印加する電極９．１０を分岐導波路２ｂ側に
設けることも可能であり、又分岐導波路２ａ、 ２ｂ
の両方に設けることも可能である。又モニタ用出力ポー
ト４を分岐導波路２ａ側に形成することも可能であり、
分岐導波路２ａ、 ２ｂと主信号用出力ポート３及び
モニタ用出力ポート４の形状は、光信号の合成及び分岐
の為にモード変換等が生じないように選定するものであ
る。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified in various ways, such as:
It is also possible to provide an electrode 9.10 for applying a modulation voltage on the branch waveguide 2b side, and the branch waveguides 2a, 2b
It is also possible to provide both. It is also possible to form the monitor output port 4 on the branch waveguide 2a side,
The shapes of the branch waveguides 2a and 2b, the main signal output port 3, and the monitor output port 4 are selected so that mode conversion and the like will not occur due to the combination and branching of optical signals.
以上説明したように、本発明は、主信号用出力ポート３
とモニタ用出力ポート４との間の光路長りを（ｎ＋１／
４）λとして、主信号用出力ポート３の出力光レベルを
反転したレベルの出力光をモニタ用出力ポート４から出
力できるものであり、挿入損失を増加することなく、光
変調器のモニタを可能とすることができる。又主信号用
出力ポート３とモニタ用出力ポート４との出力光の和が
一定となるから、反射光が極めて少なくなり、入力ポー
トｌと半導体レーザとの間に設ける光アイソレータの構
成を簡単化できる利点もある。As explained above, the present invention provides main signal output port 3.
The optical path length between the output port 4 for monitoring and
4) As λ, output light with a level that is the inversion of the output light level of the main signal output port 3 can be output from the monitor output port 4, making it possible to monitor the optical modulator without increasing insertion loss. It can be done. In addition, since the sum of the output lights from the main signal output port 3 and the monitor output port 4 is constant, the amount of reflected light is extremely small, which simplifies the configuration of the optical isolator provided between the input port 1 and the semiconductor laser. There are some advantages to doing so.
第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は本発明の実施
例の動作説明図、第３図は従来例の説明図、第４図は変
調特性説明図、第５図は出力光波形説明図である。
１は入力ポート、２ａ、２ｂは分岐導波路、３は主信号
用出力ポート、４はモニタ用出力ポート、５は基板、６
〜８は光ファイバ、９，１ｏは電極、１１は変調電源部
、１２はバイアス電源部である。Fig. 1 is a detailed explanatory diagram of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of the present invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the conventional example, Fig. 4 is an explanatory diagram of modulation characteristics, and Fig. 5 is an output diagram. FIG. 3 is an explanatory diagram of optical waveforms. 1 is an input port, 2a and 2b are branch waveguides, 3 is a main signal output port, 4 is a monitor output port, 5 is a board, 6
8 are optical fibers, 9 and 1o are electrodes, 11 is a modulation power supply section, and 12 is a bias power supply section.
Claims (1)
変調信号に従った電界を印加して伝搬位相を制御する分
岐導波路（２ａ、２ｂ）と、該分岐導波路（２ａ、２ｂ
）の出力端に接続した主信号用出力ポート（３）と、 前記分岐導波路（２ａ、２ｂ）の何れか一方に接続し、
且つ前記主信号用出力ポート（３）との間の光路長Ｌを
（ｎ＋１／４）λ（ｎ＝任意の整数、λ＝光信号の波長
）としたモニタ用出力ポート（４）とを備えた ことを特徴とする光変調器。[Claims] Branch waveguides (2a, 2b) that branch from an input port (1) and apply an electric field according to a modulation signal to at least one of them to control the propagation phase; 2a, 2b
) connected to the main signal output port (3) connected to the output end of the main signal output port (3), and connected to either one of the branch waveguides (2a, 2b),
and a monitor output port (4) having an optical path length L between it and the main signal output port (3) of (n+1/4)λ (n=any integer, λ=wavelength of the optical signal). An optical modulator characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6321588A JPH01237516A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Optical modulator |
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| JP6321588A JPH01237516A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Optical modulator |
Publications (1)
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| JPH01237516A true JPH01237516A (en) | 1989-09-22 |
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Family Applications (1)
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| JP6321588A Pending JPH01237516A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Optical modulator |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPH01237516A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6334004B1 (en) | 1998-12-18 | 2001-12-25 | Fujitsu Limited | Optical modulator, bias control circuit therefor, and optical transmitter including the optical modulator |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6321588A patent/JPH01237516A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6334004B1 (en) | 1998-12-18 | 2001-12-25 | Fujitsu Limited | Optical modulator, bias control circuit therefor, and optical transmitter including the optical modulator |
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