JPH01237516A - 光変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔産業上の利用分野〕

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。

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

それによって、実効的な挿入損失が増大する欠点がある
。

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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

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。

〔作用〕

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

〔発明の効果〕

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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。