JPH1152313A - 光変調装置 - Google Patents
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- JPH1152313A JPH1152313A JP9213777A JP21377797A JPH1152313A JP H1152313 A JPH1152313 A JP H1152313A JP 9213777 A JP9213777 A JP 9213777A JP 21377797 A JP21377797 A JP 21377797A JP H1152313 A JPH1152313 A JP H1152313A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/0327—Operation of the cell; Circuit arrangements
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F2203/25—Frequency chirping of an optical modulator; Arrangements or methods for the pre-set or tuning thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２電極ＬＮ−ＭＺ型光変調器を用いて強度変
調および位相変調を行う際に、低損失に簡易な構成で、
強度変調信号および位相変調信号から光変調器の駆動信
号を生成する。 【解決手段】 分岐合成手段は、第１の入力端子に強度
変調信号を入力し、同位相の第１の電気信号と、逆位相
の第２の電気信号に分岐すると共に、第２の入力端子に
位相変調信号を入力し、同位相の第３および第４の電気
信号に分岐し、前記第１の電気信号と前記第４の電気信
号を合成した第１の合成信号を出力し、前記第２の電気
信号と前記第３の電気信号を合成した第２の合成信号を
出力する。そして、光変調手段は、光源からの光搬送波
を２分岐し、分岐した２つの光搬送波を前記分岐合成手
段からの前記第１の合成信号および第２の合成信号で光
変調し、変調した２つの光搬送波を合流させ光変調信号
を出力する。
調および位相変調を行う際に、低損失に簡易な構成で、
強度変調信号および位相変調信号から光変調器の駆動信
号を生成する。 【解決手段】 分岐合成手段は、第１の入力端子に強度
変調信号を入力し、同位相の第１の電気信号と、逆位相
の第２の電気信号に分岐すると共に、第２の入力端子に
位相変調信号を入力し、同位相の第３および第４の電気
信号に分岐し、前記第１の電気信号と前記第４の電気信
号を合成した第１の合成信号を出力し、前記第２の電気
信号と前記第３の電気信号を合成した第２の合成信号を
出力する。そして、光変調手段は、光源からの光搬送波
を２分岐し、分岐した２つの光搬送波を前記分岐合成手
段からの前記第１の合成信号および第２の合成信号で光
変調し、変調した２つの光搬送波を合流させ光変調信号
を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位相変調用の電気信
号と強度変調用の電気信号の駆動により光信号を強度／
位相一括変調する光変調装置に関する。
号と強度変調用の電気信号の駆動により光信号を強度／
位相一括変調する光変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光変調装置においては、半導体レ
ーザを駆動電流で変調して電気信号に比例した光強度信
号を得る直接変調方式が用いられてきた。しかし、伝送
速度が数Ｇｂｐｓを超え数千キロを伝送する長距離・広
帯域光伝送システムにおいては、直接変調時に光の波長
が変化するチャーピング現象と、伝送路の波長分散およ
び非線形性により、光変調波形が大きく変形してしま
い、伝送容量を制限する要因となっていた。一方、外部
変調方式はチャーピングが非常に小さく、１０ＧＨｚ以
上の動作帯域も比較的簡単に得られるため大容量光通信
システムへの適用が始まっている。さらに、長距離伝送
後の波形劣化が最小限となるように意図的に光位相変調
を光強度変調に重畳することが行われている。外部変調
器としてもっとも一般的なものはリチウムナイオベイト
（ＬｉＮｂＯ３：Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）マ
ッハツェンダ（Ｍａｃｈ Ｚｅｈｎｄｅｒ）型変調器
（以下ＬＮ−ＭＺ型光変調器とよぶ）である。
ーザを駆動電流で変調して電気信号に比例した光強度信
号を得る直接変調方式が用いられてきた。しかし、伝送
速度が数Ｇｂｐｓを超え数千キロを伝送する長距離・広
帯域光伝送システムにおいては、直接変調時に光の波長
が変化するチャーピング現象と、伝送路の波長分散およ
び非線形性により、光変調波形が大きく変形してしま
い、伝送容量を制限する要因となっていた。一方、外部
変調方式はチャーピングが非常に小さく、１０ＧＨｚ以
上の動作帯域も比較的簡単に得られるため大容量光通信
システムへの適用が始まっている。さらに、長距離伝送
後の波形劣化が最小限となるように意図的に光位相変調
を光強度変調に重畳することが行われている。外部変調
器としてもっとも一般的なものはリチウムナイオベイト
（ＬｉＮｂＯ３：Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）マ
ッハツェンダ（Ｍａｃｈ Ｚｅｈｎｄｅｒ）型変調器
（以下ＬＮ−ＭＺ型光変調器とよぶ）である。
【０００３】ＬＮ−ＭＺ型光変調器は、入力された光信
号を内部で２分岐し、２分岐した両方もしくは片方に位
相変調領域を設けて伝搬する光の位相を変化させ、後段
で再び合流させて出力するものである。位相調整は電気
光学効果による位相変調で行われる。位相変調領域で光
が受ける位相変化によって、後段で合流するときの光の
干渉条件が変化し、光の強度と位相を変調できる。２分
岐した両方の分岐路に位相変調器を設けた場合（２電
極）は、出力光の強度及び位相を任意に変化させること
ができる。
号を内部で２分岐し、２分岐した両方もしくは片方に位
相変調領域を設けて伝搬する光の位相を変化させ、後段
で再び合流させて出力するものである。位相調整は電気
光学効果による位相変調で行われる。位相変調領域で光
が受ける位相変化によって、後段で合流するときの光の
干渉条件が変化し、光の強度と位相を変調できる。２分
岐した両方の分岐路に位相変調器を設けた場合（２電
極）は、出力光の強度及び位相を任意に変化させること
ができる。
【０００４】２電極のＬＮ−ＭＺ型光変調器の動作につ
いて説明する。入力される光の電界をＥｉ（ｔ）、電界
強度をＡ、位相調整領域の電極に入力する変調信号をＳ
１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）、各分岐路の電極に印加するＤＣ
バイアス電圧をＶｂ１とＶｂ２、光の角速度をωとする
と、合流後の電界 Ｅｏ（ｔ）は次式で表される。
いて説明する。入力される光の電界をＥｉ（ｔ）、電界
強度をＡ、位相調整領域の電極に入力する変調信号をＳ
１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）、各分岐路の電極に印加するＤＣ
バイアス電圧をＶｂ１とＶｂ２、光の角速度をωとする
と、合流後の電界 Ｅｏ（ｔ）は次式で表される。
【０００５】
【数１】
【０００６】式中、αは位相変調領域での固定位相変化
量、βは入力信号に対する位相変調の感度を表し、２分
岐された各位相調整領域のαおよびβは等しいとする。
またexp(iα）は変調器の固定位相遅延を示し、定数で
ある。ここで、Ｓ１、Ｓ２を次式のようにおけば、Eo
(t)は次の通り整理できる。
量、βは入力信号に対する位相変調の感度を表し、２分
岐された各位相調整領域のαおよびβは等しいとする。
またexp(iα）は変調器の固定位相遅延を示し、定数で
ある。ここで、Ｓ１、Ｓ２を次式のようにおけば、Eo
(t)は次の通り整理できる。
【０００７】
【数２】
【０００８】右辺第一項はP(t)による位相変調成分を示
す項、第２項はA(t)による強度変調成分を示す項であ
り、P(t)およびA(t)によって独立に位相ならびに強度変
調がかけられることが判る。
す項、第２項はA(t)による強度変調成分を示す項であ
り、P(t)およびA(t)によって独立に位相ならびに強度変
調がかけられることが判る。
【０００９】上記の通り、２電極ＬＮ−ＭＺ型光変調器
を用いれば位相変調と強度変調を同時に得ることが可能
であるが、任意の位相変調及び強度変調を得るために
は、位相変調信号Ｐ（ｔ）および強度変調信号Ａ（ｔ）
を、光変調器に印加する電気信号Ｓ１（ｔ）およびＳ２
（ｔ）に変換する信号変換器が必要である。この信号変
換手段としては、たとえばＩＥＥＥ Jounal of Selecte
d Topics in Quantum Electronics、Vol．2、No．2、JU
NE 1996、P300-P310、“Pulse Generation for Soliton
Systems Using Lithium Niobate Modulators”に示さ
れたものが知られている。図３は上記文献に示された信
号変換手段の構成図を書き直したものである。図３中
で、１は２電極ＬＮ−ＭＺ型の光変調器、２と３は電気
信号を２分岐する３ｄＢスプリッタ、４と５は電気信号
の位相を調整するフェーズシフタ、６と７は２つの電気
信号を合流するコンバイナ、８と９は電気信号反射を防
ぐために終端する終端器、１５は光変調器に入力する一
定強度の光を出力する光源である。なお、以下の説明に
おいては簡単のために各接続線の遅延長、各ブロックの
損失を０と仮定する。
を用いれば位相変調と強度変調を同時に得ることが可能
であるが、任意の位相変調及び強度変調を得るために
は、位相変調信号Ｐ（ｔ）および強度変調信号Ａ（ｔ）
を、光変調器に印加する電気信号Ｓ１（ｔ）およびＳ２
（ｔ）に変換する信号変換器が必要である。この信号変
換手段としては、たとえばＩＥＥＥ Jounal of Selecte
d Topics in Quantum Electronics、Vol．2、No．2、JU
NE 1996、P300-P310、“Pulse Generation for Soliton
Systems Using Lithium Niobate Modulators”に示さ
れたものが知られている。図３は上記文献に示された信
号変換手段の構成図を書き直したものである。図３中
で、１は２電極ＬＮ−ＭＺ型の光変調器、２と３は電気
信号を２分岐する３ｄＢスプリッタ、４と５は電気信号
の位相を調整するフェーズシフタ、６と７は２つの電気
信号を合流するコンバイナ、８と９は電気信号反射を防
ぐために終端する終端器、１５は光変調器に入力する一
定強度の光を出力する光源である。なお、以下の説明に
おいては簡単のために各接続線の遅延長、各ブロックの
損失を０と仮定する。
【００１０】次に動作を説明する。本文献では、位相変
調信号P’ (t)と強度変調信号A’(t)により、 P’(t)に
比例した位相変調と、 Cos{k・A’(t))（ｋは定数）に比
例した強度変調を同時にかけることを目的とする。
調信号P’ (t)と強度変調信号A’(t)により、 P’(t)に
比例した位相変調と、 Cos{k・A’(t))（ｋは定数）に比
例した強度変調を同時にかけることを目的とする。
【００１１】3dBスプリッタ２に入力された強度変調信
号A’(t) は、電圧振幅が２-1/2に減衰し、同位相で２
分岐されて２-1/2・A’(t)となる。片方の経路ではフェ
ーズシフタ４で位相πの遅延を受け−２-1/2・ A’(t)と
いう信号がコンバイナ６に入力される。もう一方の経路
では２-1/2・ A’(t)の信号がコンバイナ７に入力され
る。 一方3dBスプリッタ３に入力された位相変調信号
P’(t) も、同じく電圧振幅が２-1/2に減衰し、同位相
で２分岐されて２-1/2・ P’(t)となる。片方の経路では
２-1/2・ P’(t)の信号が直接コンバイナ６に入力され
る。もう一方の経路ではフェーズシフタ５では位相ばら
つきを調整し（位相変化を０にして）２-1/2・ P’(t)と
いう信号をコンバイナ６に入力する。コンバイナ６およ
び７からは、２つの入力信号の振幅が２-1/2に減衰した
後に加算された電圧値が出力されるので、コンバイナ６
の出力S1(t)およびコンバイナ７の出力S2(t)は次式で表
される。
号A’(t) は、電圧振幅が２-1/2に減衰し、同位相で２
分岐されて２-1/2・A’(t)となる。片方の経路ではフェ
ーズシフタ４で位相πの遅延を受け−２-1/2・ A’(t)と
いう信号がコンバイナ６に入力される。もう一方の経路
では２-1/2・ A’(t)の信号がコンバイナ７に入力され
る。 一方3dBスプリッタ３に入力された位相変調信号
P’(t) も、同じく電圧振幅が２-1/2に減衰し、同位相
で２分岐されて２-1/2・ P’(t)となる。片方の経路では
２-1/2・ P’(t)の信号が直接コンバイナ６に入力され
る。もう一方の経路ではフェーズシフタ５では位相ばら
つきを調整し（位相変化を０にして）２-1/2・ P’(t)と
いう信号をコンバイナ６に入力する。コンバイナ６およ
び７からは、２つの入力信号の振幅が２-1/2に減衰した
後に加算された電圧値が出力されるので、コンバイナ６
の出力S1(t)およびコンバイナ７の出力S2(t)は次式で表
される。
【００１２】
【数３】
【００１３】上式においてP’(t)およびA’(t)からS1
(t)、S2(t)への変換に着目すると、スプリッタに入力さ
れた電圧振幅がコンバイナの出力点においては１／２
（=−6dB）に減衰する事がわかる。
(t)、S2(t)への変換に着目すると、スプリッタに入力さ
れた電圧振幅がコンバイナの出力点においては１／２
（=−6dB）に減衰する事がわかる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、２電
極ＭＺ−ＬＮ型の光変調器によって位相変調と強度変調
を同時に行う際に、3dBスプリッタ、フェーズシフタ、
コンバイナを用いて、位相変調信号P’(t)と強度変調信
号A’(t)から光変調器の２つの電極に印加する電気信号
S1(t)、S2(t)を生成する技術を開示している。
極ＭＺ−ＬＮ型の光変調器によって位相変調と強度変調
を同時に行う際に、3dBスプリッタ、フェーズシフタ、
コンバイナを用いて、位相変調信号P’(t)と強度変調信
号A’(t)から光変調器の２つの電極に印加する電気信号
S1(t)、S2(t)を生成する技術を開示している。
【００１５】しかし、３ｄＢスプリッタとコンバイナそ
れぞれで各−３ｄＢの、合計−６ｄＢ（半分の電圧）の
損失が生じるため、出力の大きなアンプが必要である。
高速光通信で使用する数GHz以上の帯域を持つ高出力・
広帯域アンプは、その出力が大きくなるほど発熱、コス
ト、信頼性の面で問題が生じるため、出力レベルの低減
は大きな課題である。さらに、３ｄＢスプリッタやコン
バイナなどの部品数が多いため、実装規模が大きく、接
続長の調整が必要となる。また、高周波の電気信号の位
相を調整するフェーズシフタとして、同軸線路長を変化
させる仕組みの可変遅延線を使用する場合は、同じ同軸
長変化による位相変化量が周波数によって異なってしま
うため正弦波状の変調をかける場合は動作周波数毎にフ
ェーズシフタのシフト量を調整し直す必要があるという
欠点がある。また、仮に複数の周波数成分を持つ正弦波
形以外の強度変調を行うばあいには、全周波数成分に対
しπの位相変化を与えなければならないので、可変遅延
線では実現出来ず、位相シフト手段として１８０度ハイ
ブリッドのように信号帯域内の全周波数に１８０度の位
相変化を生じるものを用いる必要がある。
れぞれで各−３ｄＢの、合計−６ｄＢ（半分の電圧）の
損失が生じるため、出力の大きなアンプが必要である。
高速光通信で使用する数GHz以上の帯域を持つ高出力・
広帯域アンプは、その出力が大きくなるほど発熱、コス
ト、信頼性の面で問題が生じるため、出力レベルの低減
は大きな課題である。さらに、３ｄＢスプリッタやコン
バイナなどの部品数が多いため、実装規模が大きく、接
続長の調整が必要となる。また、高周波の電気信号の位
相を調整するフェーズシフタとして、同軸線路長を変化
させる仕組みの可変遅延線を使用する場合は、同じ同軸
長変化による位相変化量が周波数によって異なってしま
うため正弦波状の変調をかける場合は動作周波数毎にフ
ェーズシフタのシフト量を調整し直す必要があるという
欠点がある。また、仮に複数の周波数成分を持つ正弦波
形以外の強度変調を行うばあいには、全周波数成分に対
しπの位相変化を与えなければならないので、可変遅延
線では実現出来ず、位相シフト手段として１８０度ハイ
ブリッドのように信号帯域内の全周波数に１８０度の位
相変化を生じるものを用いる必要がある。
【００１６】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、特に強度変調信号と位相変調
信号を簡易な構成で低損失に合成し、光変調器の駆動信
号を生成することを目的としている。
るためになされたもので、特に強度変調信号と位相変調
信号を簡易な構成で低損失に合成し、光変調器の駆動信
号を生成することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】第１の発明に関わる光変
調装置は、第１の入力端子に入力された強度変調信号を
同位相の第１の電気信号と、逆位相の第２の電気信号に
分岐し、第２の入力端子に入力された位相変調信号を同
位相の第３および第４の電気信号に分岐し、前記第１の
電気信号と前記第４の電気信号を合成した第１の合成信
号を出力し、前記第２の電気信号と前記第３の電気信号
を合成した第２の合成信号を出力する分岐合成手段と、
光源からの光搬送波を２分岐し、分岐した２つの光搬送
波を前記分岐合成手段からの前記第１の合成信号および
第２の合成信号で光変調し、変調した２つの光搬送波を
合流させ光変調信号を出力する光変調手段とを有するも
のである。
調装置は、第１の入力端子に入力された強度変調信号を
同位相の第１の電気信号と、逆位相の第２の電気信号に
分岐し、第２の入力端子に入力された位相変調信号を同
位相の第３および第４の電気信号に分岐し、前記第１の
電気信号と前記第４の電気信号を合成した第１の合成信
号を出力し、前記第２の電気信号と前記第３の電気信号
を合成した第２の合成信号を出力する分岐合成手段と、
光源からの光搬送波を２分岐し、分岐した２つの光搬送
波を前記分岐合成手段からの前記第１の合成信号および
第２の合成信号で光変調し、変調した２つの光搬送波を
合流させ光変調信号を出力する光変調手段とを有するも
のである。
【００１８】第２の発明に係わる光変調装置は、第１の
入力端子に入力された強度変調信号を同位相の第１の電
気信号と、−９０度位相の第２の電気信号に分岐し、第
２の入力端子に入力された位相変調信号を同位相の第３
の電気信号と、−９０度の位相の第４の電気信号に分岐
し、前記第１の電気信号と前記第４の電気信号を合成し
た第１の合成信号を出力し、前記第２の電気信号と前記
第３の電気信号を合成した第２の合成信号を出力する分
岐合成手段と、前記分岐合成手段からの前記第２の合成
信号を−９０度の位相シフトするシフト手段と、光源か
らの光搬送波を２分岐し、分岐した２つの光搬送波を前
記分岐合成手段からの前記第１の合成信号と前記第２の
合成信号をシフト手段が−９０度シフトした電気信号で
光変調し、変調した２つの光搬送波を合流させ光変調信
号を出力する光変調手段とを有するものである。
入力端子に入力された強度変調信号を同位相の第１の電
気信号と、−９０度位相の第２の電気信号に分岐し、第
２の入力端子に入力された位相変調信号を同位相の第３
の電気信号と、−９０度の位相の第４の電気信号に分岐
し、前記第１の電気信号と前記第４の電気信号を合成し
た第１の合成信号を出力し、前記第２の電気信号と前記
第３の電気信号を合成した第２の合成信号を出力する分
岐合成手段と、前記分岐合成手段からの前記第２の合成
信号を−９０度の位相シフトするシフト手段と、光源か
らの光搬送波を２分岐し、分岐した２つの光搬送波を前
記分岐合成手段からの前記第１の合成信号と前記第２の
合成信号をシフト手段が−９０度シフトした電気信号で
光変調し、変調した２つの光搬送波を合流させ光変調信
号を出力する光変調手段とを有するものである。
【００１９】
実施の形態１．本実施の形態は１８０度ハイブリッドと
光変調器を利用して強度／位相の一括変調を行うもので
ある。図１は本実施の形態による光変調装置の構成図で
ある。図１において１は２電極ＬＮ−ＭＺ型の光変調
器、８と９は電気信号反射を防ぐために終端する終端
器、１５は光源で、光変調器に入力する一定強度の光を
出力する。１６は強度変調信号と位相変調信号を合成し
て出力する１８０度ハイブリッド、１７は光変調器にバ
イアス電圧を印加するバイアスＴ、１８は光変調器から
出力される光信号をモニタするために一部分岐する光カ
プラ、１９と２０は直流電圧成分をカットするためのコ
ンデンサ、２４は変調された光出力をモニタして適切な
バイアス電圧を生成しバイアスＴに出力するバイアス制
御回路である。
光変調器を利用して強度／位相の一括変調を行うもので
ある。図１は本実施の形態による光変調装置の構成図で
ある。図１において１は２電極ＬＮ−ＭＺ型の光変調
器、８と９は電気信号反射を防ぐために終端する終端
器、１５は光源で、光変調器に入力する一定強度の光を
出力する。１６は強度変調信号と位相変調信号を合成し
て出力する１８０度ハイブリッド、１７は光変調器にバ
イアス電圧を印加するバイアスＴ、１８は光変調器から
出力される光信号をモニタするために一部分岐する光カ
プラ、１９と２０は直流電圧成分をカットするためのコ
ンデンサ、２４は変調された光出力をモニタして適切な
バイアス電圧を生成しバイアスＴに出力するバイアス制
御回路である。
【００２０】次に動作を説明する。本実施の形態では、
位相変調信号P” (t)と強度変調信号A”(t)により、
P”(t)に比例した位相変調と、 Cos{k・A”(t))（ｋは定
数）に比例した強度変調を同時にかけることを目的とす
る。１８０度ハイブリッド１６は、２入力２出力のパッ
シブ回路で、過剰損失を考えない理想的条件では、入力
In1(t)、In2(t)と出力Out1(t)、Out2(t)の関係式は下式
で表される。
位相変調信号P” (t)と強度変調信号A”(t)により、
P”(t)に比例した位相変調と、 Cos{k・A”(t))（ｋは定
数）に比例した強度変調を同時にかけることを目的とす
る。１８０度ハイブリッド１６は、２入力２出力のパッ
シブ回路で、過剰損失を考えない理想的条件では、入力
In1(t)、In2(t)と出力Out1(t)、Out2(t)の関係式は下式
で表される。
【００２１】
【数４】
【００２２】すなわち、入力In1(t)は同位相の２-1/2・
In1(t)と１８０度の逆位相の−２-1/2・In1(t)に分岐さ
れ、入力In２(t)は同位相の２-1/2・In２(t)と同位相の
２-1/2・In２(t)に分岐される。そして、出力Out1(t)は
同位相の２-1/2・In1(t)と同位相の２-1/2・In２(t)を
合成し、出力Out2(t)は逆位相の−２-1/2・In1(t)と同
位相の２-1/2・In２(t)を合成して出力する。このよう
な分岐合成する１８０度ハイブリッドは、過剰損失も小
さく、動作周波数も広い（たとえば数GHz〜20GHzなど）
製品を市販品として容易に入手することができる。強度
変調信号A”(t)を１８０度ハイブリッド１６のIn1(t)に
入力し、位相変調信号P”(t)をIn2(t)に入力すると、出
力信号Out1(t)、 Out2(t)は次式で表される。
In1(t)と１８０度の逆位相の−２-1/2・In1(t)に分岐さ
れ、入力In２(t)は同位相の２-1/2・In２(t)と同位相の
２-1/2・In２(t)に分岐される。そして、出力Out1(t)は
同位相の２-1/2・In1(t)と同位相の２-1/2・In２(t)を
合成し、出力Out2(t)は逆位相の−２-1/2・In1(t)と同
位相の２-1/2・In２(t)を合成して出力する。このよう
な分岐合成する１８０度ハイブリッドは、過剰損失も小
さく、動作周波数も広い（たとえば数GHz〜20GHzなど）
製品を市販品として容易に入手することができる。強度
変調信号A”(t)を１８０度ハイブリッド１６のIn1(t)に
入力し、位相変調信号P”(t)をIn2(t)に入力すると、出
力信号Out1(t)、 Out2(t)は次式で表される。
【００２３】
【数５】
【００２４】このOut1(t)、Out2(t)を、コンデンサ１
９、２０を経由し、等しい電気接続長で光変調手段１に
駆動信号S1(t)、S2(t)として入力すると、光変調手段１
が光源からの光搬送波を２分岐し、駆動信号S1(t)、S2
(t)で光変調し、変調した２つの光搬送波を合流させ
て、２-1/2・A”(t)による強度変調と２-1/2・P”(t)
による位相変調された光変調信号を出力する。ここで、
P”(t)およびA”(t)からS1(t)、S2(t)への変換に着目す
ると、１８０度ハイブリッド１６に入力された振幅が出
力点においては２-1/2（=−３dB）に減衰している。こ
の損失は従来例における損失（−６ｄＢ）よりも３ｄＢ
小さい。
９、２０を経由し、等しい電気接続長で光変調手段１に
駆動信号S1(t)、S2(t)として入力すると、光変調手段１
が光源からの光搬送波を２分岐し、駆動信号S1(t)、S2
(t)で光変調し、変調した２つの光搬送波を合流させ
て、２-1/2・A”(t)による強度変調と２-1/2・P”(t)
による位相変調された光変調信号を出力する。ここで、
P”(t)およびA”(t)からS1(t)、S2(t)への変換に着目す
ると、１８０度ハイブリッド１６に入力された振幅が出
力点においては２-1/2（=−３dB）に減衰している。こ
の損失は従来例における損失（−６ｄＢ）よりも３ｄＢ
小さい。
【００２５】変調信号S1、S2はそれぞれ終端器８、９に
おいて終端され、反射することはない。光変調器１の各
電極には、光変調器１の出力端子側からバイアス電圧が
印加されている。片方の電極にはバイアスＴ１７をとお
して、バイアス制御回路２４からの電圧が印加され、も
う一方の電極には終端器９を経由してＧＮＤ電位が印加
されている。これらのバイアス電圧は、前記コンデンサ
１９、２０により、それ以前の部分と絶縁されている。
おいて終端され、反射することはない。光変調器１の各
電極には、光変調器１の出力端子側からバイアス電圧が
印加されている。片方の電極にはバイアスＴ１７をとお
して、バイアス制御回路２４からの電圧が印加され、も
う一方の電極には終端器９を経由してＧＮＤ電位が印加
されている。これらのバイアス電圧は、前記コンデンサ
１９、２０により、それ以前の部分と絶縁されている。
【００２６】光源１５から光変調器１に入力される光信
号は、変調のかかっていない直流光でもかまわないし、
すでにデータ変調された光信号でもかまわない。光変調
器１に入力された光は、駆動信号S1(t)、S2(t)によって
強度変調および位相変調を重畳されて出力される。強度
変調の波形は、各電極へ印加するバイアス電圧によって
大きく変化するため、バイアス電圧の最適化が必要とな
る。光変調器１より出力された光信号はその一部を光カ
プラ１８において分岐し、バイアス制御回路２４でモニ
タする。バイアス制御回路は、たとえばバイアス電圧を
微少振幅で低周波で変化させ、それに伴って変化する非
変調光のピーク強度をモニタし、バイアス変動とピーク
強度変化の位相関係を検出することで最適なバイアス電
圧値を生成することができる。
号は、変調のかかっていない直流光でもかまわないし、
すでにデータ変調された光信号でもかまわない。光変調
器１に入力された光は、駆動信号S1(t)、S2(t)によって
強度変調および位相変調を重畳されて出力される。強度
変調の波形は、各電極へ印加するバイアス電圧によって
大きく変化するため、バイアス電圧の最適化が必要とな
る。光変調器１より出力された光信号はその一部を光カ
プラ１８において分岐し、バイアス制御回路２４でモニ
タする。バイアス制御回路は、たとえばバイアス電圧を
微少振幅で低周波で変化させ、それに伴って変化する非
変調光のピーク強度をモニタし、バイアス変動とピーク
強度変化の位相関係を検出することで最適なバイアス電
圧値を生成することができる。
【００２７】実施の形態２．本実施の形態は９０度ハイ
ブリッドと光変調器を利用して、強度／位相の一括変調
を行うものである。図２は本実施の形態による光変調装
置の構成図である。図２において、２２は強度変調信号
と位相変調信号を合成して出力する９０度ハイブリッ
ド、２３は信号に対して９０度の位相変化を与えるフェ
ーズシフタ、他は図１と同じで説明を省く。
ブリッドと光変調器を利用して、強度／位相の一括変調
を行うものである。図２は本実施の形態による光変調装
置の構成図である。図２において、２２は強度変調信号
と位相変調信号を合成して出力する９０度ハイブリッ
ド、２３は信号に対して９０度の位相変化を与えるフェ
ーズシフタ、他は図１と同じで説明を省く。
【００２８】次に動作を説明する。本実施の形態では、
位相変調信号P”(t)と強度変調信号A”(t)により、 i・
P”(t)に比例した位相変調と、 Cos{k・A”(t)} （ｋは
定数）に比例した強度変調を同時にかけることを目的と
する。ｉは虚数を表し、−９０度の位相変化を意味す
る。９０度ハイブリッド２２は、２入力２出力のパッシ
ブ回路で、過剰損失を考えない理想的条件では、入力In
1(t)、In2(t)と出力Out1(t)、Out2(t)の関係式は下式で
表される。
位相変調信号P”(t)と強度変調信号A”(t)により、 i・
P”(t)に比例した位相変調と、 Cos{k・A”(t)} （ｋは
定数）に比例した強度変調を同時にかけることを目的と
する。ｉは虚数を表し、−９０度の位相変化を意味す
る。９０度ハイブリッド２２は、２入力２出力のパッシ
ブ回路で、過剰損失を考えない理想的条件では、入力In
1(t)、In2(t)と出力Out1(t)、Out2(t)の関係式は下式で
表される。
【００２９】
【数６】
【００３０】すなわち、入力In1(t)は同位相の２-1/2・
In1(t)と−９０度の位相の−２-1/2・In1(t)に分岐さ
れ、入力In２(t)は−９０度の位相の(−ｉ)２-1/2・In
２(t)と同位相の２-1/2・In２(t)に分岐される。そし
て、出力Out1(t)は同位相の２-1/2・In1(t)と−９０度
の(−ｉ)２-1/2・In２(t)を合成し、出力Out2(t)は−９
０度の(−ｉ)２-1/2・In1(t)と同位相の２- 1/2・In２
(t)を合成して出力する。このような動作をする９０度
ハイブリッドは、過剰損失も小さく、動作周波数も広い
（たとえば数GHz〜20GHzなど）製品を市販品として容易
に入手することができる。強度変調信号A”(t)を９０度
ハイブリッド２２のIn1(t)に、位相変調信号P”(t)をIn
2(t)に入力すると、出力信号Out1(t)、 Out2(t)は次式
で表される。
In1(t)と−９０度の位相の−２-1/2・In1(t)に分岐さ
れ、入力In２(t)は−９０度の位相の(−ｉ)２-1/2・In
２(t)と同位相の２-1/2・In２(t)に分岐される。そし
て、出力Out1(t)は同位相の２-1/2・In1(t)と−９０度
の(−ｉ)２-1/2・In２(t)を合成し、出力Out2(t)は−９
０度の(−ｉ)２-1/2・In1(t)と同位相の２- 1/2・In２
(t)を合成して出力する。このような動作をする９０度
ハイブリッドは、過剰損失も小さく、動作周波数も広い
（たとえば数GHz〜20GHzなど）製品を市販品として容易
に入手することができる。強度変調信号A”(t)を９０度
ハイブリッド２２のIn1(t)に、位相変調信号P”(t)をIn
2(t)に入力すると、出力信号Out1(t)、 Out2(t)は次式
で表される。
【００３１】
【数７】
【００３２】Out２を、−９０度の位相変化を生じるフ
ェーズシフタ２３に入力すると、その出力Out3は下式で
示される。
ェーズシフタ２３に入力すると、その出力Out3は下式で
示される。
【００３３】
【数８】
【００３４】フェーズシフタは、広い周波数帯域で動作
するフェーズシフタを使用することもできるし、単一の
周波数で動作すればいいときには単に接続線路長を１／
４波長分だけ長くすることでも実現できる。強度変調信
号及び位相変調信号が単一周波数であり、フェーズシフ
タ２２を可変遅延線で構成する場合には、可変遅延線の
遅延長を動作周波数の1／４波長相当に変化させること
で、様々な動作周波数に対応することが可能である。こ
のOut1(t)、Out2(t)を、コンデンサ１９、２０を経由
し、等しい電気接続長で光変調手段１に駆動信号S1
(t)、S2(t)として入力すると、光変調手段１が光源から
の光搬送波を２分岐し、駆動信号S1(t)、S2(t)で光変調
し、変調した２つの光搬送波を合流させて、２-1/2・
A”(t)による強度変調と２-1/2・P”(t) による位相変
調された光変調信号を出力する。ここで、P”(t)および
A”(t)からS1(t)、S2(t)への変換に着目すると、９０度
ハイブリッド２２に入力された振幅が２-1/2（=−３d
B）に減衰することが判る。この損失は従来例において
説明した損失（−６ｄＢ）よりも３ｄＢ小さい。なお、
バイアス電圧の印加及び制御については実施の形態１と
同様である。
するフェーズシフタを使用することもできるし、単一の
周波数で動作すればいいときには単に接続線路長を１／
４波長分だけ長くすることでも実現できる。強度変調信
号及び位相変調信号が単一周波数であり、フェーズシフ
タ２２を可変遅延線で構成する場合には、可変遅延線の
遅延長を動作周波数の1／４波長相当に変化させること
で、様々な動作周波数に対応することが可能である。こ
のOut1(t)、Out2(t)を、コンデンサ１９、２０を経由
し、等しい電気接続長で光変調手段１に駆動信号S1
(t)、S2(t)として入力すると、光変調手段１が光源から
の光搬送波を２分岐し、駆動信号S1(t)、S2(t)で光変調
し、変調した２つの光搬送波を合流させて、２-1/2・
A”(t)による強度変調と２-1/2・P”(t) による位相変
調された光変調信号を出力する。ここで、P”(t)および
A”(t)からS1(t)、S2(t)への変換に着目すると、９０度
ハイブリッド２２に入力された振幅が２-1/2（=−３d
B）に減衰することが判る。この損失は従来例において
説明した損失（−６ｄＢ）よりも３ｄＢ小さい。なお、
バイアス電圧の印加及び制御については実施の形態１と
同様である。
【００３５】
【発明の効果】第１の発明においては、強度変調信号と
位相変調信号を個別の入力端子から入力することで、光
信号に対して一括して強度ならびに位相変調をかけるこ
とが出来る。また、従来例で示した3dBスプリッタ、フ
ェーズシフタ、コンバイナを用いる方法が入出力信号の
変換時に−６ｄＢの損失を持つことと比較し、１８０度
ハイブリッドの分岐合成手段を用いることで、−３ｄＢ
の損失で入出力信号を変換することができるため、従来
技術よりも小さな入力信号で同等の変調を行える。した
がって、入力信号を生成する際に使用する電気アンプの
出力を低減でき、消費電力及びコストを削減でき、信頼
性が向上する。
位相変調信号を個別の入力端子から入力することで、光
信号に対して一括して強度ならびに位相変調をかけるこ
とが出来る。また、従来例で示した3dBスプリッタ、フ
ェーズシフタ、コンバイナを用いる方法が入出力信号の
変換時に−６ｄＢの損失を持つことと比較し、１８０度
ハイブリッドの分岐合成手段を用いることで、−３ｄＢ
の損失で入出力信号を変換することができるため、従来
技術よりも小さな入力信号で同等の変調を行える。した
がって、入力信号を生成する際に使用する電気アンプの
出力を低減でき、消費電力及びコストを削減でき、信頼
性が向上する。
【００３６】また、従来技術では３ｄＢスプリッタ２
ヶ、フェーズシフタ２ヶ、コンバイナ２ヶを使用して実
現していた信号の分岐合成機能を、１８０度ハイブリッ
ドひとつに置き換えるため、実装規模が小さく、接続長
の調整が不要になる。
ヶ、フェーズシフタ２ヶ、コンバイナ２ヶを使用して実
現していた信号の分岐合成機能を、１８０度ハイブリッ
ドひとつに置き換えるため、実装規模が小さく、接続長
の調整が不要になる。
【００３７】１８０度ハイブリッドの動作帯域内では、
すべての周波数に対して入出力信号間の位相関係が保た
れるため、複数の周波数成分を持つ信号に対して所望の
変調特性を実現でき、単一周波数成分のみを持つ信号に
対しては動作周波数を変更する際に構成を変更する必要
がない。
すべての周波数に対して入出力信号間の位相関係が保た
れるため、複数の周波数成分を持つ信号に対して所望の
変調特性を実現でき、単一周波数成分のみを持つ信号に
対しては動作周波数を変更する際に構成を変更する必要
がない。
【００３８】第２の発明においては、強度変調信号と位
相変調信号を個別の入力端子から入力することで、光信
号に対して一括して強度ならびに位相変調をかけること
が出来る。また、従来例で示した3dBスプリッタ、フェ
ーズシフタ、コンバイナを用いる方法が入出力信号の変
換時に−６ｄＢの損失を持つことと比較し、９０度ハイ
ブリッドの分岐合成手段を用いるので、−３ｄＢの損失
で入出力信号を変換することができ、従来技術よりも小
さな入力信号で同等の変調を行える。したがって、入力
信号を生成する際に使用する電気アンプの出力を低減で
き、消費電力及びコストを削減でき、信頼性が向上す
る。
相変調信号を個別の入力端子から入力することで、光信
号に対して一括して強度ならびに位相変調をかけること
が出来る。また、従来例で示した3dBスプリッタ、フェ
ーズシフタ、コンバイナを用いる方法が入出力信号の変
換時に−６ｄＢの損失を持つことと比較し、９０度ハイ
ブリッドの分岐合成手段を用いるので、−３ｄＢの損失
で入出力信号を変換することができ、従来技術よりも小
さな入力信号で同等の変調を行える。したがって、入力
信号を生成する際に使用する電気アンプの出力を低減で
き、消費電力及びコストを削減でき、信頼性が向上す
る。
【００３９】また、従来技術では３ｄＢスプリッタ２
ヶ、フェーズシフタ２ヶ、コンバイナ２ヶを使用して実
現していた信号の分岐合成機能を、９０度ハイブリッド
１ヶとフェーズシフタ１ヶに置き換えるため、実装規模
を小さくできる。
ヶ、フェーズシフタ２ヶ、コンバイナ２ヶを使用して実
現していた信号の分岐合成機能を、９０度ハイブリッド
１ヶとフェーズシフタ１ヶに置き換えるため、実装規模
を小さくできる。
【図１】 本発明の実施の形態１による光変調装置の基
本構成を示す図である。
本構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態２による光変調装置の基
本構成を示す図である。
本構成を示す図である。
【図３】 従来の光変調装置の基本構成を示す図であ
る。
る。
１ ２電極ＬＮ−ＭＺ型の光変調器 ８ 終端器 ９ 終端器 １５ 光源 １６ １８０度ハイブリッド １７ バイアスＴ １８ 光カプラ １９ コンデンサ ２０ コンデンサ ２２ ９０度ハイブリッド ２３ フェーズシフタ ２４ バイアス制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 克宏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 松下 究 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 北山 忠善 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 正敏 東京都新宿区西新宿二丁目三番二号 国際 電信電話株式会社内 (72)発明者 多賀 秀徳 東京都新宿区西新宿二丁目三番二号 国際 電信電話株式会社内 (72)発明者 山本 周 東京都新宿区西新宿二丁目三番二号 国際 電信電話株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 第１の入力端子に入力された強度変調信
号を同位相の第１の電気信号と、逆位相の第２の電気信
号に分岐し、 第２の入力端子に入力された位相変調信号を同位相の第
３および第４の電気信号に分岐し、 前記第１の電気信号と前記第４の電気信号を合成した第
１の合成信号を出力し、 前記第２の電気信号と前記第３の電気信号を合成した第
２の合成信号を出力する分岐合成手段と、 光源からの光搬送波を２分岐し、分岐した２つの光搬送
波を前記分岐合成手段からの前記第１の合成信号および
第２の合成信号で光変調し、変調した２つの光搬送波を
合流させ光変調信号を出力する光変調手段とを有するこ
とを特徴とする光変調装置。 - 【請求項２】 第１の入力端子に入力された強度変調信
号を同位相の第１の電気信号と、−９０度位相の第２の
電気信号に分岐し、 第２の入力端子に入力された位相変調信号を同位相の第
３の電気信号と、−９０度の位相の第４の電気信号に分
岐し、 前記第１の電気信号と前記第４の電気信号を合成した第
１の合成信号を出力し、 前記第２の電気信号と前記第３の電気信号を合成した第
２の合成信号を出力する分岐合成手段と、 前記分岐合成手段からの前記第２の合成信号を−９０度
の位相シフトするシフト手段と、 光源からの光搬送波を２分岐し、分岐した２つの光搬送
波を前記分岐合成手段からの前記第１の合成信号と前記
第２の合成信号をシフト手段がー９０度シフトした電気
信号で光変調し、変調した２つの光搬送波を合流させ光
変調信号を出力する光変調手段とを有することを特徴と
する光変調装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9213777A JPH1152313A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 光変調装置 |
| US09/124,993 US6028695A (en) | 1997-08-08 | 1998-07-30 | Optical modulating apparatus |
| FR9809888A FR2767202B1 (fr) | 1997-08-08 | 1998-07-31 | Dispositif modulateur optique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9213777A JPH1152313A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 光変調装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152313A true JPH1152313A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16644870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9213777A Abandoned JPH1152313A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 光変調装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6028695A (ja) |
| JP (1) | JPH1152313A (ja) |
| FR (1) | FR2767202B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007286551A (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Nec Corp | 光通信装置およびそれを用いた量子暗号鍵配布システム |
| JP2008017072A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Nec Corp | 増幅器 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2375614B (en) * | 2000-04-06 | 2003-07-16 | Bookham Technology Plc | Optical modulator with pre-determined frequency chirp |
| US20040208436A1 (en) * | 2002-01-16 | 2004-10-21 | Teraphase Technologies, Inc. | Forming optical signals having soliton pulses with certain spectral band characteristics |
| US6621617B1 (en) * | 2002-04-25 | 2003-09-16 | Cisco Technology, Inc. | Displaced-bias interferometer-detection (DB/ID) modulation |
| US20040208651A1 (en) * | 2002-05-23 | 2004-10-21 | Farhad Hakimi | Optical signal receiver |
| US20030228095A1 (en) * | 2002-06-10 | 2003-12-11 | Farhad Hakimi | System for and method of replicating optical pulses |
| US20040208627A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-10-21 | Farhad Hakimi | Optical signal transmission method |
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