JP6032699B2 - Optoelectric oscillator by chirped light modulation and optoelectric oscillation method - Google Patents
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Description
本発明は,光電気発振器及び光電気発振方法に関する。具体的に説明すると,本発明は,光源,光変調器,及び光検出器を含むループで構成された帰還型の光電気発振器に関する。本発明は,光源からの光信号を光変調器によって変調し,その光信号を光検出器で電気信号に変換した後,その電気信号を変調信号として変調器にフィードバックする。 The present invention relates to an optoelectric oscillator and an optoelectric oscillation method. More specifically, the present invention relates to a feedback type photoelectric oscillator composed of a loop including a light source, an optical modulator, and a photodetector. In the present invention, an optical signal from a light source is modulated by an optical modulator, the optical signal is converted into an electrical signal by a photodetector, and then the electrical signal is fed back to the modulator as a modulation signal.
光通信システムや光無線通信システムに含まれる送信機や受信機で高度な光信号処理を行うためには,局発となる発振器が必要とされる。光信号や光無線信号のキャリア(搬送波)を生成する機能が必要となるためである。 In order to perform advanced optical signal processing in a transmitter or a receiver included in an optical communication system or an optical wireless communication system, a local oscillator is required. This is because a function for generating a carrier of an optical signal or an optical wireless signal is required.
光電気発振器は,光信号が入力されることにより,所定周波数の光信号や電気信号を発振するデバイスであり,光信号の変調成分を帰還(フィードバック)することによって発振動作が得られる。発振器の帰還ループは,光回路及びRF(高周波)回路で構成されるため,発振動作時には,発振信号として同一周波数の光信号とRF信号とを同時に得ることもできる。また,光信号又はRF信号のいずれに対しても,注入同期動作により発振周波数制御が行えることもよく知られている。 An optoelectric oscillator is a device that oscillates an optical signal or an electrical signal having a predetermined frequency when an optical signal is input, and an oscillation operation is obtained by feeding back (modulating) a modulation component of the optical signal. Since the feedback loop of the oscillator is composed of an optical circuit and an RF (high frequency) circuit, an optical signal having the same frequency and an RF signal can be simultaneously obtained as an oscillation signal during an oscillation operation. It is also well known that the oscillation frequency can be controlled by injection locking operation for both optical signals and RF signals.
帰還回路を有する光電気発振器としては,例えば特許文献1に開示された技術が知られている。特許文献1に開示された光電気発振器は,光源から出力された光信号を変調する光変調器と,光変調器からの光信号を受光して電気信号に変換する光検出器と,光検出器からの電気信号を分周する分周器と,分周された電気信号を変調信号として光変調器の変調電極に入力する導線と,光変調器のバイアス点を制御するバイアス電源とを具備している。この特許文献1の発明は,光電気発振器において任意のバイアス条件での発振,特に,バイアス点をゼロに設定して光2トーン信号を生成するにあたり,変調周波数成分を含まないフィードバック信号を分周して変調周波数の成分を生成することで,任意のバイアス条件での発振を行うことができる。 As an optoelectric oscillator having a feedback circuit, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known. The photoelectric oscillator disclosed in Patent Document 1 includes an optical modulator that modulates an optical signal output from a light source, a photodetector that receives an optical signal from the optical modulator and converts the optical signal into an electrical signal, and optical detection. A frequency divider for dividing the electric signal from the optical device, a lead wire for inputting the frequency-divided electric signal to the modulation electrode of the optical modulator as a modulation signal, and a bias power source for controlling the bias point of the optical modulator doing. The invention of Patent Document 1 divides a feedback signal that does not include a modulation frequency component when generating an optical two-tone signal in an optoelectric oscillator under an arbitrary bias condition, particularly when the bias point is set to zero. By generating a modulation frequency component, oscillation under an arbitrary bias condition can be performed.
上記特許文献1に記載された発明も有用な技術である。しかし,より低コストな構成で光電気発振器を実現することができれば,本技術がより普及する。例えば,上記特許文献1の発明では,光変調器にフィードバックする変調周波数を得るために,分周器が必要となる。この点,この分周器を用いずに,光電気発振器を実現したいという要望がある。 The invention described in Patent Document 1 is also a useful technique. However, if an optoelectric oscillator can be realized with a lower cost configuration, this technology will become more widespread. For example, in the invention of Patent Document 1, a frequency divider is required to obtain a modulation frequency that is fed back to the optical modulator. In this regard, there is a demand for realizing an optoelectric oscillator without using this frequency divider.
そこで,本発明は,より低コストな構成で実現可能な光電気発振器及び光電気発振方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optoelectric oscillator and an optoelectric oscillation method that can be realized with a lower cost configuration.
本発明の発明者は,上記の課題を解決する手段について鋭意検討した結果,チャープを伴った光信号を出力可能な光変調器を用いて光変調を行い,光変調器からの出力信号を,分散媒質を介して光検出器に入力すれば,チャープ成分の中から光電気発振に必要とされるfm成分を検出できるようになり,検出したfm成分を変調信号として光変調器にフィードバックできるという知見を得た。このような構成であれば,光電気発振器に分周器を用いる必要がなくなるため,コストを抑えることができる。そして,本発明者は,上記知見に基づけば,上記の課題を解決できることに想到し,本発明を完成させた。
具体的に説明すると,本発明は以下の構成を有する。
The inventor of the present invention intensively studied the means for solving the above problems, and as a result, optical modulation was performed using an optical modulator capable of outputting an optical signal accompanied with chirp, and the output signal from the optical modulator was if input via a dispersion medium to the photodetector, will be able to detect the f m components required for the optical-electrical oscillation from the chirp components, fed back to the optical modulator of the detected f m component as a modulation signal The knowledge that it was possible was acquired. With such a configuration, it is not necessary to use a frequency divider in the photoelectric oscillator, so that the cost can be reduced. Then, the present inventor has come up with the idea that the above problem can be solved based on the above knowledge, and has completed the present invention.
More specifically, the present invention has the following configuration.
本発明の第1の側面は,光電気発振器に関するものである。
本発明の光電気発振器は,光変調器20と,分散媒質40と,光検出器50と,導線80を,備える。
光変調器20は,変調周波数fm[Hz]の変調信号が印加される変調電極を有し,光源10から出力された光信号を当該変調信号で変調して,チャープを伴った光信号を出力する。
分散媒質40は,光変調器20により変調された光信号が入力される。
光検出器50は,分散媒質40からの光信号を受光して,変調周波数fmで変調された成分を電気信号に変換する。
導線80は,光検出器50により変換された電気信号を,変調周波数fmの変調信号として光変調器20の変調電極に入力する。
The first aspect of the present invention relates to an optoelectric oscillator.
The photoelectric oscillator of the present invention includes an
The
The
本発明の光電気発振器において,光変調器20のバイアス点は,光変調器20を導波する光信号の位相差がπとなるバイアス点であることが好ましい。
In the photoelectric oscillator of the present invention, the bias point of the
本発明の光電気発振器において,光変調器20は,マッハツェンダー型光変調器であることが好ましい。
In the optoelectric oscillator of the present invention, the
本発明の光電気発振器において,分散媒質40は,光ファイバ及びファイバブラッググレーティングの両方又はいずれか一方であることが好ましい。
In the optoelectric oscillator of the present invention, it is preferable that the
本発明の光電気発振器は,導線80に,変調信号として用いられる変調周波数fmを含む所定領域の電気信号を選択するバンドパスフィルタ60を有することが好ましい。
Optoelectronic oscillator of the present invention, the
本発明の第2の側面は,光電気発信方法に関するものである。
本発明の光電気発信方法は,
光変調器20の変調電極に変調周波数fm[Hz]の変調信号を印加し,光源10から出力された光信号を変調して,チャープを伴った光信号を出力する工程と,
光変調器20により変調された光信号を分散媒質40に入力する工程と,
分散媒質40からの光信号を光検出器50で受光して,変調周波数fmで変調された成分を電気信号に変換する工程と,
光検出器50により変換された電気信号を,変調周波数fmの変調信号として導線80を介して光変調器20の変調電極に入力する工程と,を含む。
The second aspect of the present invention relates to a photoelectric transmission method.
The photoelectric transmission method of the present invention comprises:
Applying a modulation signal having a modulation frequency f m [Hz] to the modulation electrode of the
Inputting the optical signal modulated by the
The optical signal from the
The electric signal converted by the
一般的に,チャープが発生しない光変調器のバイアス点をゼロに設定して光信号を変調した場合,この出力光信号には,変調周波数fmの2逓倍である2fm成分が主として含まれる。しかしながら,この出力光信号には,光電気発振器における光変調器に印加することが必要なfm成分がほとんど残っていない。これは,光変調器の変調周波数であるfm成分が,バイアス条件に大きく依存し,特に光変調器がゼロバイアス点付近でバイアスされている場合に,ほとんど消滅してしまうためである。このため,チャープが発生しないマッハツェンダー型光変調器を用いて,光電気発振に必要とされるフィードバック信号(fm成分)を得ようとした場合,特許文献1に記載の発明のように,周波数2fmの電気信号を周波数fmの電気信号に分周(2分周)する分周器が必要となる。 In general, when the modulated optical signal by setting the bias point of the optical modulator chirp does not occur to zero, the output optical signal, 2f m component is doubled modulation frequency f m is included mainly . However, this output optical signal has almost no fm component that needs to be applied to the optical modulator in the photoelectric oscillator. This, f m component is the modulation frequency of the optical modulator is highly dependent on the bias condition, especially when the optical modulator is biased at around zero bias point, because the resulting almost disappeared. Therefore, using a Mach-Zehnder type optical modulator chirp does not occur, when obtaining a feedback signal required to light the electric oscillation (f m component), as in the invention described in Patent Document 1, frequency divider for dividing (division 2 min) into an electric signal of a frequency f m of the electric signal of frequency 2f m is required.
この点,本発明では,光変調器がチャープ成分を発生可能な構成を有していることで,光変調器の出力信号におけるチャープ成分の中に,光電気発振に必要とされるfm成分が含まれることとなる。そして,このチャープ成分(位相変調成分)の中のfm成分を,光変調器の後段に設けられた分散媒質を介して強度変調成分に変換し,光検出器において検出できるようにすれば,光電気発振に必要とされるフィードバック信号(fm成分)を適切に得ることができる。光信号に含まれるfm成分は光検出器によって電気信号へと変換され,光変調器に印加される。このようにして,本発明は,光電気発振を安価な構成で実現できる。 In this regard, in the present invention, the light modulator has a generation configurable chirp component, in the chirp component in the output signal of the optical modulator, f m components required to light the electric oscillation Will be included. Then, the f m component in the chirp component (phase modulation component), through a dispersive medium disposed downstream of the optical modulator is converted to intensity modulation component, if so can be detected in the light detector, the feedback signal required to light the electric oscillation (f m component) can be obtained appropriately. The fm component contained in the optical signal is converted into an electrical signal by the photodetector and applied to the optical modulator. In this way, the present invention can realize photoelectric oscillation with an inexpensive configuration.
以下,図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は,以下に説明する形態に限定されるものではなく,以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, but includes those appropriately modified by those skilled in the art from the following embodiments.
(1.光電気発振器)
図1は,本発明の一実施形態に係る光電気発振器100の概略構成図である。図1に示されるように,本実施形態に係る光電気発振器100は,光源10と,光変調器20と,任意の光アンプ30と,分散媒質40と,光検出器50と,任意のバンドパスフィルタ60と,任意のRFアンプ70と,導線80と,任意の光出力用導波路90を有している。
(1. Photoelectric oscillator)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
光源10からの光信号は,マッハツェンダー型の光変調器20に入力される。光変調器20は,変調周波数fmの変調信号が印加される変調電極27と,バイアス電源29を有する。光変調器20は,バイアス電源29によりバイアス点が制御されるとともに,変調電極27に印加される変調周波数fmの変調信号によって駆動し,光源10から出力された光信号を変調する。また,この光変調器20は,チャープ(強度変調に伴って発生する位相変調成分)を伴った光信号を出力するための構成を備えている。光変調器20から出力されるこのチャープ成分の中には,周波数fm成分が含まれる。光変調器20からのチャープを伴った出力信号は,任意の光アンプ30によって増幅され,分散媒質40に入射する。分散媒質40には,光変調器20により変調周波数fmで変調された成分を含む光信号が入力される。分散媒質40は,入力された光信号に含まれる位相変調成分の中の周波数fmで変調された成分を強度変調成分に変換する。光検出器50は,分散媒質40を経た光信号を受光して,変調周波数fmで変調された成分を電気信号に変換する。光検出器50により変換された電気信号は,任意のバンドパスフィルタ60により入力され,変調信号として用いられる変調周波数fmを含む所定領域の電気信号が選択される。バンドパスフィルタ60を経た電気信号は,任意のRFアンプ70により増幅された後,導線80を介して光変調器20の変調電極27に印加され,周波数fmを有する変調信号としてフィードバックされる。また,光変調器20のバイアス電源29によって,光変調器20のバイアス点を,光変調器20を導波する光信号の位相差がπとなるように制御することで,光変調器20からは,変調信号の周波数fmの2倍の周波数を持つ2倍波信号(周波数2fmの信号)が,チャープを伴って発生する。このため,光カプラ等によって2倍波信号を分波し光出力用導波路90へと入力することで,2倍波信号を得ることができる。光電気発振器100により得られた2倍波信号は,例えば低い周波数向けに作られた低コストのデバイスに使うことができる。
An optical signal from the
本実施形態に係る光電気発振器において,光変調器20として例えば所定のチャープを生ずるマッハツェンダー型変調器を採用することにより,この光変調器20から,周波数fmで変調された成分を含む光信号が出力される。そして,光変調器20からの出力信号を分散媒質40に入射すると,分散媒質40の波長分散効果により,位相変調成分が強度変調成分に変換される。周波数fmの変調成分は,チャープ成分(位相変調成分)として発生するものであるため,この周波数fmの変調成分は,分散媒質40により強度変調成分に変換される。そして,分散媒質40を経た光信号における出力光強度の強度変調成分を光検出器50によって検出することで,周波数fmの電気信号を得ることができる。この光検出器50に変換された周波数fmの電気信号は,導線80を介して,光変調器20の変調電極21にフィードバックされ,変調信号として利用される。このようにすれば,比較的安価な構成で光電気発振を行うことができる。光変調器20としてチャープを伴った変調器を採用することで,電気信号に変換した際に,周波数fmの成分がよく抑圧された信号純度が高い光信号を得ることができる。
In photoelectric oscillator according to the present embodiment, by employing the in the
なお,本実施形態に係る光電気発振器100において,バイアス電源21は適宜設置すればよい構成装置である。本実施形態に係る光電気発振器は,後述するように,バイアス電圧の如何に関わらず発振動作が可能だからである。また,近年,あらかじめバイアス点を設計してバイアス電圧を不要とした光変調器も開発されており,このような,あらかじめバイアス点が固定されている光変調器を適用してもよい。更に,光変調器に温度を調整する温度調整器を設置して,光変調器の温度によりバイアス点を制御してもよい。温度調整器としては,公知のものを用いることができ,例えば薄膜ヒータなどの温度調整器により制御することもできる。
In the
(1.1.光源)
光電気発振器100の光源10としては,公知の光源を採用できる。好ましい光源10は,ダイオード,レーザーダイオードなどである。
(1.1. Light source)
A known light source can be used as the
また,光源の例としては,擬似ランダム信号を出力するものがある。擬似ランダム信号は,特開平5−45250号公報,特開平7−218353号公報,及び特開2003−50410号公報などに記載されたものを用いることができる。擬似ランダム信号を用いれば,様々な特性を有する信号を発生できる。光源の好ましい別の態様は,周期性を持って配列された光信号を出力するものである。周期性を持って配列された光信号として,パルス信号があげられる。また連続光源であってもよい。 An example of a light source is one that outputs a pseudo-random signal. As the pseudo-random signal, those described in JP-A-5-45250, JP-A-7-218353, JP-A-2003-50410, and the like can be used. If a pseudo-random signal is used, a signal having various characteristics can be generated. Another preferable aspect of the light source is one that outputs optical signals arranged with periodicity. A pulse signal is an example of an optical signal arranged with periodicity. A continuous light source may also be used.
光源から出力される光の波長としては,1200nm〜1900nmが挙げられ,好ましくは1300nm〜1800nm,より好ましくは1400nm〜1700nmや1500nm〜1600nmである。また,光源から出力される光の強度としては,0.1mW以上が挙げられ,好ましくは1mW以上であり,より好ましくは10mW以上である。具体的な光源としては,例えば,アジレント(Agilent)社製HP8166Aや81689Aなどが挙げられる。 Examples of the wavelength of light output from the light source include 1200 nm to 1900 nm, preferably 1300 nm to 1800 nm, more preferably 1400 nm to 1700 nm, and 1500 nm to 1600 nm. The intensity of light output from the light source is 0.1 mW or more, preferably 1 mW or more, and more preferably 10 mW or more. Specific examples of the light source include HP 8166A and 81589A manufactured by Agilent.
(1.2.光変調器)
光電気発振器100の光変調器20としては,光変調に係るチャープを制御可能な光変調器が用いられる。本実施形態において,光変調器20は,光の強度,光の周波数及び光の位相のうち少なくともひとつに変調を加えるための装置であり,このような光変調器として,強度変調器,周波数変調器,及び位相変調器があげられる。ただし,本発明においては,光変調器として,チャープ成分を効率的に発生させることができる強度変調器を採用することが好ましい。
(1.2. Optical modulator)
As the
このような光変調器20としては,マッハツェンダー型の光変調器を採用することが好ましい。図1に示された実施形態において,マッハツェンダー型の光変調器20は,光の入力部21と,入力部21に入力された光が分岐する分岐部22と,分岐部22で分岐された光が伝播する第1の導波路23と,分岐部22で分岐された上記とは別の光が伝播する第2の導波路24と,第1の導波路23と第2の導波路24から出力される光信号が合波される合波部25と,合波部25で合波された光信号が出力される光信号の出力部26と,第1の導波路23を駆動する変調信号が印加される第1の変調電極27と,第2の導波路24を駆動する変調信号が印加される第2の変調電極28と,第1の導波路23及び第2の導波路24に印加するバイアス信号を得るための電源29を,具備するものが挙げられる。本実施形態では,電源29から供給される電気信号を第2の変調電極28にも印加することができ,この電気信号を変調信号として利用することができるようになっている。ただし,バイアス信号を得るための電源と,第2の変調電極28に印加する変調信号を得るための電源は,別途設けることもできる。
As such an
本発明の光電気発振器100において,光変調器20としては,チャープを伴った光信号を発生させることができるものが採用される。チャープとは,強度変調に伴って発生する位相変調成分である。チャープ量を表すチャープパラメータαは,光変調器において強度変調が行われた際に,位相差変調成分がどれだけ重畳されるかを表すものであり,次の[式1]で表現される。
α=(dφ/dt)/(1/2S・dS/dt)・・・・[式1]
なお,Sは光強度,φは位相変化量,tは時間を意味する。
In the
α = (dφ / dt) / (1 / 2S · dS / dt)... [Formula 1]
S represents the light intensity, φ represents the amount of phase change, and t represents time.
図1に示されるようなマッハツェンダー型の光変調器の場合,チャープ量は各分岐導波路23,24の位相変化量φ1,φ2を用いて,チャープパラメータαとして,[式2]のように表すことができる。
α=(φ1+φ2)/(φ1−φ2)・・・・[式2]
In the case of a Mach-Zehnder type optical modulator as shown in FIG. 1, the chirp amount is obtained by using the phase change amounts φ1 and φ2 of the branching
α = (φ1 + φ2) / (φ1-φ2)... [Formula 2]
光変調器においてチャープを制御する方法は公知である。例えば,電気光学効果を有する光変調器の基板としてLiNbO3(以下,「LN」という。)を使用し,LN基板を用いて図1のような光導波路を形成し,2つの分岐導波路23,24を信号電極及び接地電極に左右対称に配置した場合,各分岐導波路23,24に印加される電界は,強さが同じで方向が逆の関係となるため,各分岐導波路の位相変化量にはφ1=−φ2の関係が成立する。この場合,チャープパラメータαの値はゼロとなり,チャープは発生しない。他方,信号電極及び接地電極に対し2つの分岐導波路23,24を左右非対称に配置した場合,各分岐導波路23,24に印加される電界の強さが異なるため,各分岐導波路23,24の位相変化量にはφ1≠−φ2の関係が成立し,印加される電界の不均等分だけチャープが生じる。このように,光変調器においてチャープを伴った光信号を発生させるためには,光回路や変調電極に非対称性を持たせればよい。
Methods for controlling chirp in an optical modulator are known. For example, LiNbO 3 (hereinafter referred to as “LN”) is used as a substrate of an optical modulator having an electro-optic effect, an optical waveguide as shown in FIG. 1 is formed using the LN substrate, and two branching
また,光変調器においてチャープを伴った光信号を発生させるためには,マッハツェンダー型の光変調器において,第1の導波路23に設けられた第1の変調電極27,又は第2の導波路24に設けられた第2の変調電極28のいずれか一方にのみ,変調信号を印加すればよい。本実施形態において,第1の変調電極27には,導線80が接続されており,帰還回路によりフィードバックされた変調信号が印加される。このため,第2の変調電極28に変調信号を印加しないようにすることで,チャープを発生させることができる。このような場合,上記式2に示す第2の導波路24における位相変化量φ2が0となるため,チャープパラメータαの値は1となる。このように,光変調器のチャープパラメータαが1となるように調節することが好ましい。
In order to generate an optical signal with chirp in the optical modulator, in the Mach-Zehnder type optical modulator, the
その他,光変調器においてチャープを伴った光信号を発生させるためには,マッハツェンダー型光導波路の2つの分岐導波路が形成された領域の基板の厚さを同じものとしつつ,基板の裏面に配置される誘電体の誘電率や厚みを調整することにより,2つの分岐導波路に印加される電界の分布を異ならせて,チャープを発生させることもできる。また,マッハツェンダー型光導波路の2つの分岐導波路が形成された領域の基板の厚さを同じものとしつつ,基板の裏面側に接着剤層より屈折率(誘電率)の高い部材又は導電性部材を配置することにより,2つの分岐導波路に印加される電界の分布を異ならせてチャープを発生させることもできる。 In addition, in order to generate an optical signal with a chirp in the optical modulator, the thickness of the substrate in the region where the two branch waveguides of the Mach-Zehnder optical waveguide are formed is the same, By adjusting the dielectric constant and thickness of the arranged dielectric, the distribution of the electric field applied to the two branch waveguides can be made different to generate chirp. Further, the thickness of the substrate in the region where the two branch waveguides of the Mach-Zehnder type optical waveguide are formed is the same, and a member having a higher refractive index (dielectric constant) than the adhesive layer on the back side of the substrate or a conductive material is used. By arranging the members, it is possible to generate chirp by differentiating the distribution of the electric field applied to the two branch waveguides.
光変調器20に強度変調器を採用した場合,強度変調器の例としては,光単側波帯変調器(光SSB変調器),光周波数シフトキーイング変調器(光FSK変調器)又は光搬送波抑圧両側波帯変調器(光DSB−SC変調器)などの変調器があげられる。強度変調器は,導波路を伝播する光信号の強度(振幅)を制御するための装置である。強度変調器として,周知の可変光減衰器(VOA)を用いることができる。強度変調器として,LNを用いたVOA素子を用いても良い(例えば,特開平10−142569号公報参照)。
When an intensity modulator is employed as the
強度変調器は,基本的に,入力信号の中心周波数をf0とし,変調周波数をfmとすると,その出力信号には,f0±fm(f0+fmとf0−fm)の周波数成分が含まれる。このような周波数を有する出力信号を出力するもののうち,特にf0成分が抑圧されるものを出力するものを光DSB−SC変調器とよぶ。すなわち,光DSB−SC変調器は,両側波帯の光信号を出力し,キャリア信号の周波数成分f0を抑圧する。 Intensity modulator is basically the center frequency of the input signal and f 0, when the modulation frequency is f m, the output signal, f 0 ± f m (f 0 + f m and f 0 -f m) Frequency components. Among those that output an output signal having such a frequency, those that output particularly those in which the f 0 component is suppressed are called optical DSB-SC modulators. That is, the optical DSB-SC modulator outputs a double-sideband optical signal and suppresses the frequency component f 0 of the carrier signal.
光DSB−SC変調器の具体的な構成として,例えば,導波路上に形成された金属薄膜ヒータを熱源としてマッハツェンダー導波路の一方のアーム導波路に熱光学効果によって屈折率変化を生じさせ,干渉計の出力強度を調整するものがあげられる(例えば,特開2000−352699号公報参照)。光DSB−SC変調器として,信号源と,信号源から出力される信号の位相を調整する位相調整器とを具備し,マッハツェンダー導波路の両アームに印加される電気信号の位相差が例えばπ(180度)となるように調整されるものがあげられる。両アームに印加される電気信号の位相差がπとなることで,光DSB−SC信号を出力できる。 As a specific configuration of the optical DSB-SC modulator, for example, a metal thin film heater formed on the waveguide is used as a heat source to cause a refractive index change in one arm waveguide of the Mach-Zehnder waveguide by a thermo-optic effect, Examples include adjusting the output intensity of the interferometer (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-352699). As an optical DSB-SC modulator, a signal source and a phase adjuster for adjusting the phase of a signal output from the signal source are provided, and a phase difference between electrical signals applied to both arms of the Mach-Zehnder waveguide is, for example, Examples are those adjusted to be π (180 degrees). The optical DSB-SC signal can be output when the phase difference between the electrical signals applied to both arms is π.
通常,マッハツェンダー導波路や電極は基板上に設けられる。基板及び各導波路は,光を伝播することができるものであれば,特に限定されない。例えば,LN基板上に,Ti拡散のニオブ酸リチウム導波路を形成しても良いし,シリコン(Si)基板上に二酸化シリコン(SiO2)導波路を形成しても良い。また,InPやGaAs基板上にInGaP,GaAlAs導波路を形成した光半導体導波路を用いても良い。基板として,XカットZ軸伝搬となるように切り出されたニオブ酸リチウム(LiNbO3:LN)が好ましい。これは大きな電気光学効果を利用できるため低電力駆動が可能であり,かつ優れた応答速度が得られるためである。この基板のXカット面(YZ面)の表面に光導波路が形成され,導波光はZ軸(光学軸)に沿って伝搬することとなる。Xカット以外のニオブ酸リチウム基板を用いても良い。また,基板として,電気光学効果を有する三方晶系,六方晶系といった一軸性結晶,又は結晶の点群がC3V,C3,D3,C3h,D3hである材料を用いることができる。これらの材料は,電界の印加によって屈折率変化が伝搬光のモードによって異符号となるような屈折率調整機能を有する。具体例としては,ニオブ酸リチウムの他に,タンタル酸リチウム(LiTaO3:LT),β−Ba2O4(略称BBO),LiIO3等を用いることができる。 Usually, the Mach-Zehnder waveguide and the electrode are provided on the substrate. The substrate and each waveguide are not particularly limited as long as they can propagate light. For example, a Ti-diffusion lithium niobate waveguide may be formed on an LN substrate, or a silicon dioxide (SiO 2 ) waveguide may be formed on a silicon (Si) substrate. Alternatively, an optical semiconductor waveguide in which an InGaP or GaAlAs waveguide is formed on an InP or GaAs substrate may be used. As the substrate, lithium niobate (LiNbO 3 : LN) cut out to achieve X-cut Z-axis propagation is preferable. This is because a large electro-optic effect can be used, so that low power driving is possible and an excellent response speed can be obtained. An optical waveguide is formed on the surface of the X cut surface (YZ surface) of the substrate, and the guided light propagates along the Z axis (optical axis). A lithium niobate substrate other than the X-cut may be used. In addition, a uniaxial crystal such as a trigonal crystal system and a hexagonal crystal system having an electro-optic effect, or a material whose crystal point group is C 3V , C 3 , D 3 , C 3h , D 3h can be used as the substrate. . These materials have a function of adjusting the refractive index so that the change in refractive index is different depending on the mode of propagating light when an electric field is applied. Specific examples include lithium tantalate (LiTaO 3 : LT), β-Ba 2 O 4 (abbreviation BBO), LiIO 3 and the like in addition to lithium niobate.
基板の大きさは,所定の導波路を形成できる大きさであれば,特に限定されない。各導波路の幅,長さ,及び深さも本発明のモジュールがその機能を発揮しうる程度のものであれば特に限定されない。各導波路の幅としては,たとえば1〜20マイクロメートル程度,好ましくは5〜10マイクロメートル程度があげられる。また,導波路の深さ(厚さ)として,10nm〜1マイクロメートルがあげられ,好ましくは50nm〜200nmである。 The size of the substrate is not particularly limited as long as a predetermined waveguide can be formed. The width, length, and depth of each waveguide are not particularly limited as long as the module of the present invention can exert its function. The width of each waveguide is, for example, about 1 to 20 micrometers, preferably about 5 to 10 micrometers. Further, the depth (thickness) of the waveguide is 10 nm to 1 micrometer, and preferably 50 nm to 200 nm.
変調電極27,28は,例えば金や白金によって構成される。これらの電極の幅としては,1μm〜10μmが挙げられ,具体的には5μmが挙げられる。これらの電極の長さとしては,変調信号の波長の0.1倍〜0.9倍が挙げられ,0.18〜0.22倍,又は0.67倍〜0.70倍が挙げられ,より好ましくは,変調信号の共振点より20〜25%短いものである。このような長さとすることで,スタブ電極との合成インピーダンスが適度な領域に留まるからである。より具体的なこれらの電極の長さとしては,3250μmがあげられる。光変調器によってチャープ成分を発生させるために,各変調電極27,28に非対称性を持たせることとしてもよい。例えば,電極の長さや幅などを異ならせることとしてもよい。
The
本実施形態において,帰還回路によりフィードバックされた変調信号が印加される第1の変調電極27としては,進行波型電極又は共振型電極を用いることができるが,共振型電極を採用することが好ましい。共振型光電極(共振型光変調器)は,変調信号の共振を用いて変調を行う電極である。共振型電極としては公知のものを採用でき,例えば特開2002−268025号公報,「川西哲也,及川哲,井筒雅之,“平面構造共振型光変調器”,信学技報,TECHNICAL REPORT OF IEICE,IQE2001-3(2001-05)」に記載のものを採用できる。第1の変調電極として共振型光電極を採用することで,周波数fm成分にのみ効率的に応答する特性を得ることができる。
In the present embodiment, as the
電源29は,光変調器20にバイアスを付与する電源であり,直流のバイアス電源の他に,交流のバイアス電源でもよい。また,電源29は,光変調器20の各導波路23,24を導波する光信号を任意の位相差に制御できるものであればよく,位相差π(パイ)のバイアス(ゼロバイアス点)を与える電源を用いることが好ましい。
The
マッハツェンダー型光変調器は,光導波路をマッハツェンダー干渉計構造で形成してなり,電気光学効果により得られる位相変調信号を強度変調信号へと変換させる光変調器であり,LiNbO3基板上に形成された光変調器は,マッハツェンダー型LN光変調器と呼ばれる。このマッハツェンダー型LN光変調器が有する特徴の一つとして,バイアス点及び駆動電気信号を適切に制御することにより,多様な光信号を得ることができるという特徴がある。すなわち,分岐した第1の導波路と第2の導波路を導波する光信号の位相差がπ(パイ)となるバイアス点(ゼロバイアス点)において,周波数fmの正弦波駆動信号を導入すると,周波数2fmの光信号を得ることができる。 The Mach-Zehnder type optical modulator is an optical modulator in which an optical waveguide is formed with a Mach-Zehnder interferometer structure, and converts a phase modulation signal obtained by an electro-optic effect into an intensity modulation signal, on a LiNbO 3 substrate. The formed optical modulator is called a Mach-Zehnder LN optical modulator. One of the features of the Mach-Zehnder LN optical modulator is that various optical signals can be obtained by appropriately controlling the bias point and the drive electric signal. That is, in the bias point of the phase difference of [pi (pi) of the first waveguide and the optical signal guided through the second waveguide branch (zero bias point), introducing a sinusoidal driving signal of a frequency f m Then, it is possible to obtain an optical signal of frequency 2f m.
ただし,従来技術のように,チャープが発生しないマッハツェンダー型光変調器のバイアス点をゼロに設定して光信号を変調した場合,この出力光信号には,変調周波数fmの2逓倍である2fm成分が主として含まれるものの,マッハツェンダー型光変調器における変調周波数として必要なfm成分がほとんど消滅してしまう。これは,光変調器の変調周波数であるfm成分は,バイアス条件に大きく依存し,特に光変調器がゼロバイアス点付近でバイアスされる場合,ほとんど消滅してしまうため,出力信号には主として2fm成分が残るためである。このため,チャープが発生しないマッハツェンダー型光変調器を用いると,光電気発振に必要とされるフィードバック信号(fm成分)を得ることができなかった。この点,本発明では,マッハツェンダー型光変調器がチャープ成分を発生させることで,そのチャープ成分の中には光電気発振に必要とされるfm成分が含まれることとなる。従って,後述するように,チャープ成分(位相変調成分)の中のfm成分を,マッハツェンダー型光変調器の後段に設けられた分散媒質を介して強度変調成分に変換し,光検出器において検出できるようにすれば,光電気発振に必要とされるフィードバック信号(fm成分)を得ることができる。 However, as in the prior art, when the modulated optical signal by setting the bias point of the Mach-Zehnder optical modulator chirp does not occur to zero, the output optical signal is a doubling of the modulation frequency f m although 2f m component is included primarily required f m component as the modulation frequency of the Mach-Zehnder optical modulator will almost disappear. This is f m component is the modulation frequency of the optical modulator, greatly depends on the bias conditions, particularly when the optical modulator is biased at around zero bias point, since become almost disappears, mainly in the output signal 2f m component is because the remains. Therefore, the use of Mach-Zehnder type optical modulator chirp does not occur, it was not possible to obtain a feedback signal required to light the electric oscillation (f m component). In this regard, in the present invention, by Mach-Zehnder optical modulator to generate a chirp component, and may include the f m components required to light the electric oscillation in the chirp components. Therefore, as described later, the f m component in chirp component (phase modulation component), converted into an intensity-modulated component through the dispersion medium disposed downstream of the Mach-Zehnder optical modulator, the optical detector if so as to detect a feedback signal (f m component) required for the photoelectric oscillation can be obtained.
光導波路の形成方法としては,チタン拡散法等の内拡散法やプロトン交換法など公知の形成方法を利用できる。すなわち,上記光FSK変調器は,例えば以下のようにして製造できる。まず,ニオブ酸リチウムのウエハー上に,フォトリソグラフィー法によって,チタンをパターニングし,熱拡散法によってチタンを拡散させ,光導波路を形成する。この際の条件は,チタンの厚さを100〜2000オングストロームとし,拡散温度を500〜2000℃とし,拡散時間を10〜40時間とすればよい。基板の主面に,二酸化珪素の絶縁バッファ層(厚さ0.5−2μm)を形成する。次いで,これらの上に厚さ15−30μmの金属メッキからなる電極を形成する。次いでウエハーを切断する。このようして,チタン拡散導波路が形成された光変調器が形成される。 As an optical waveguide formation method, a known formation method such as an internal diffusion method such as a titanium diffusion method or a proton exchange method can be used. That is, the optical FSK modulator can be manufactured as follows, for example. First, titanium is patterned on a lithium niobate wafer by photolithography, and titanium is diffused by thermal diffusion to form an optical waveguide. The conditions at this time may be that the thickness of titanium is 100 to 2000 angstroms, the diffusion temperature is 500 to 2000 ° C., and the diffusion time is 10 to 40 hours. An insulating buffer layer (thickness 0.5-2 μm) of silicon dioxide is formed on the main surface of the substrate. Next, an electrode made of metal plating having a thickness of 15 to 30 μm is formed thereon. The wafer is then cut. In this way, an optical modulator having a titanium diffusion waveguide is formed.
(1.3.分散媒質)
分散媒質40には,光変調器20により変調されチャープ(強度変調に伴って発生する位相変調成分)を伴った光信号が入射する。分散媒質40は,波長分散効果により位相変調成分を強度変調成分に変換する。
(1.3. Dispersion medium)
An optical signal that is modulated by the
分散媒質40としては,入力した光のうち所定のものを分散等させる性質を有する公知のものを用いることができ,例えば,光ファイバ,ファイバブラッググレーティング,フォトニック結晶ファイバ,液晶空間光位相変調器,及びAWG型光位相変調器を挙げることができる。
As the
本発明では,分散媒質として,必要に応じて分散量及び長さを調節可能な光ファイバを用いることで,位相雑音を低減することができる。すなわち,位相雑音は発振器の長さが長いほど低減可能であることから,光電気発振器に光ファイバを使うことで,小さな損失で長い発振器を得ることができる。このように,分散媒質として光ファイバを用いることで,この分散媒質に,周器の役割と発振器長さを稼ぐという2つの役割を持たせること可能になる。光ファイバとしては,必要な分散量や長さに応じて,シングルモードファイバ(SMF),分散シフトファイバ(DSF),又は分散補償ファイバ(DCF)を採用できる。また,図1に示されるように,分散媒質として光ファイバを用いた場合,この光ファイバによってループを形成することもできる。分散媒質としての光ファイバによって形成されるループの数は,1又は複数とすればよい。また,分散媒質としての光ファイバを長くし過ぎると,ループ内で発振可能なモードの数が増え過ぎて長時間安定性に欠けるという問題が生じ得るため,このような場合には,光ファイバによってループ長の長いループと短いループを複数形成して調節すればよい。 In the present invention, phase noise can be reduced by using an optical fiber whose dispersion amount and length can be adjusted as necessary as a dispersion medium. In other words, the phase noise can be reduced as the length of the oscillator is increased. Therefore, by using an optical fiber for the photoelectric oscillator, a long oscillator can be obtained with a small loss. In this way, by using an optical fiber as the dispersion medium, it is possible to give the dispersion medium two roles: the role of a peripheral and the gain of the oscillator length. As the optical fiber, a single mode fiber (SMF), a dispersion shifted fiber (DSF), or a dispersion compensating fiber (DCF) can be adopted depending on the required dispersion amount and length. As shown in FIG. 1, when an optical fiber is used as a dispersion medium, a loop can be formed by this optical fiber. The number of loops formed by the optical fiber as the dispersion medium may be one or more. Also, if the length of the optical fiber as the dispersion medium is too long, the number of modes that can oscillate in the loop increases so that the problem of lack of stability for a long time may occur. Adjustment may be made by forming a plurality of loops having a long loop length and a plurality of short loops.
また,分散媒質としては,ファイバブラッググレーティング(FBG)を用いることもできる。ファイバブラッググレーティングは,ユニフォームファイバグレーティング,チャープグレーティング,又はマルチセクショングレーティングを用いるものや,変調可能なファイバグレーティングがあげられる。ファイバブラッググレーティングは,たとえば,位相マスクを介して紫外線を照射し,そのコアの屈折率を所定のピッチで変化させることにより得ることができる。 Further, a fiber Bragg grating (FBG) can be used as the dispersion medium. Examples of the fiber Bragg grating include those using a uniform fiber grating, a chirped grating or a multi-section grating, and a fiber grating which can be modulated. The fiber Bragg grating can be obtained, for example, by irradiating ultraviolet rays through a phase mask and changing the refractive index of the core at a predetermined pitch.
また,本発明において,分散媒質として,上記光ファイバと上記ファイバブラッググレーティングを併用することもできる。この場合,光ファイバとしては,分散量と長さを調整した複数のループを形成したものを用いることとしてもよい。 In the present invention, the optical fiber and the fiber Bragg grating can be used in combination as a dispersion medium. In this case, an optical fiber having a plurality of loops in which the dispersion amount and length are adjusted may be used.
また,分散媒質40は,光路長を安定化させるための機構を備えるものであってもよい。光路長安定化の機構としては,例えば,サーミスタセンサ等の温度センサと,ペルチエ素子や薄膜ヒータ等の加熱器や冷却器を組合せたものが挙げられる。この機構は,温度センサによって分散媒質40周囲の温度を計測し,加熱器や冷却器を制御して,分散媒質40周囲の温度を一定に維持し,分散媒質40の屈折率等を一定にすることで,光路長を安定化させることができる。
Further, the
(1.4.光検出器)
光検出器50は,分散媒質40からの出力光を検出し,電気信号に変換するための手段である。光検出器50としては,公知のものを適宜採用できる。光検出器50としては,例えばフォトダイオードを含むデバイスを採用できる。光検出器50は,光信号を検出し電気信号に変換する。光検出器50は,少なくとも光信号の強度(強度変調成分)を検出できるものであればよい。また,光検出器50は,光信号の周波数を検出できるものであってもよい。光検出器50として,たとえば「米津宏雄著”光通信素子工学”−発光・受光素子−,工学図書株式会社,第6版,平成12年発行」に記載されているものを適宜採用できる。
(1.4. Photodetector)
The
本実施形態において,光検出器50は,少なくとも,光変調器20によって周波数fmで変調された成分に応答するものであればよい。特に,光検出器50は,光電気発振に必要とされるフィードバック信号であるfm成分(周波数f0±fm)に応答するものであることが好ましい。
In the present embodiment, the
光検出器50は,フィードバック信号であるfm成分以外を検出可能なものである必要はなく,例えば2fm成分(周波数f0±2fm)にも応答する場合,光検出器50の入力側に光フィルタに設けて光信号に含まれる2fm成分を除去するか,又は光検出器50の出力側にRFフィルタを設けて電気信号に含まれる2fm成分を除去すればよい。
図1に示された実施形態において,光検出器50の出力側の導線に,バンドパスフィルタ60が設けられている。バンドパスフィルタ60は,光検出器50からの出力された種々の周波数成分が混合した電気信号の中から不要な周波数成分を除去し,必要な周波数成分だけを通過させる電子回路である。バンドパスフィルタ60としては,公知のものを用いることができ,ローパスフィルター(LPF)や,ハイパスフィルター(HPF),又はLPFとHPFの組み合わせなどがあげられる。ローパスフィルターは,低い周波数成分を取り出す回路であり,抵抗(R)とコンデンサ(C)を組み合わせたRC積分回路やコイル(L)とコンデンサ(C)を組み合わせたLC積分回路などによって実現される。ハイパスフィルターは,高い周波数成分を取り出す回路であり,抵抗(R)とコンデンサ(C)を組み合わせたRC微分回路や抵抗(R)とコイル(L)を組み合わせたRL微分回路によって実現される。RC微分回路の場合のカットオフ周波数はf=1/(2πRC)であり,RL微分回路の場合のカットオフ周波数はf=R/(2πL)である。周波数fよりも低周波の信号を減衰させ,高周波の信号を通過させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, a band-
(2.光電気発振方法)
続いて,上述した光電気発振器100を用いた光電気発信方法の原理について,図2を用いて説明する。本実施形態では,光変調器20に,2つの導波路を導波する光信号の位相差がπ(パイ)となるバイアスをかけた場合の動作原理を説明する。
(2. Photoelectric oscillation method)
Next, the principle of the photoelectric transmission method using the
まず,光源から出力された周波数f0の光信号が,光変調器に入力される。光変調器は,バイアス電源により,光変調器を導波する光信号の位相差がπ(パイ)となるバイアス(ゼロバイアス点)が付与されている。また,光変調器には,周波数fmの変調信号が印加されている。すなわち,光変調器には,後述するように,分散媒質及び光検出器を経た電気信号(周波数fm)がフィードバックして変調信号として印加されている。このため,光変調器からは,周波数f0±2fmの光信号が出力される。また,本発明において,光変調器は,光変調に係るチャープを発生可能な構成を有している。このため,光変調器からは,強度変調成分としての2fm成分に重畳して位相変調成分が発生する。この位相変調成分には,少なくともfm成分が含まれる。このように,光変調器を導波する光信号の位相差がπ(パイ)となるバイアス(ゼロバイアス点)が付与した場合であっても,光変調器によってチャープを発生させることで,光変調器の出力信号の中にfm成分が含ませることができる。 First, an optical signal of a frequency f 0 output from the light source is input to the optical modulator. The optical modulator is given a bias (zero bias point) by which a phase difference of an optical signal guided through the optical modulator is π (pi) by a bias power source. Further, the optical modulator, the modulation signal of the frequency f m is applied. That is, as will be described later, an electrical signal (frequency f m ) that has passed through the dispersion medium and the photodetector is fed back to the optical modulator as a modulation signal. Thus, the optical modulator, an optical signal of frequency f 0 ± 2f m is output. In the present invention, the optical modulator has a configuration capable of generating chirp relating to optical modulation. Thus, the optical modulator, the phase modulation component is generated by superimposing the 2f m component as intensity modulation component. The phase modulation component, includes at least f m component. In this way, even when a bias (zero bias point) is applied so that the phase difference of the optical signal guided through the optical modulator is π (pi), the optical modulator generates chirp, it can contain f m component in the output signal of the modulator.
光変調器により変調され,チャープ(強度変調に伴って発生する位相変調成分)を伴った光信号は,分散媒質に入射する。分散媒質は,波長分散効果により位相変調成分を強度変調成分に変換できる。このため,分散媒質を介して,光変調器の出力信号に含まれる位相変調成分の中のfm成分が,強度変調成分に変換される。図2に示されるように,分散媒質を経た光信号は,光変調器から出力された光信号と比較し,その光スペクトルは変わらないものの,位相関係が変化している。このように,光変調器の出力信号の中に位相変調成分として含まれるfm成分であっても,分散媒質を介して強度変調成分に変換することにより,光検出器によって検出できるようになる。 The optical signal modulated by the optical modulator and accompanied by chirp (phase modulation component generated along with intensity modulation) enters the dispersion medium. The dispersion medium can convert a phase modulation component into an intensity modulation component by a wavelength dispersion effect. Therefore, through the dispersive medium, f m component in the phase-modulated component included in the output signal of the optical modulator is converted into an intensity-modulated component. As shown in FIG. 2, the optical signal that has passed through the dispersion medium has a phase relationship that is the same as the optical signal output from the optical modulator, although the optical spectrum remains unchanged. Thus, even f m component contained as a phase modulation component in the output signal of the optical modulator, by converting the intensity modulated component through the dispersion medium, it becomes possible to detected by a photodetector .
分散媒質を経た光信号は,光検出器に入力され,電気信号に変換される。光検出器は,少なくとも光変調器によって周波数fmで変調された成分に応答するものであればよい。すなわち,光検出器は,フィードバック信号であるfm成分以外を検出可能なものである必要はない。このため,光検出器が例えば2fm成分にも応答する特性を有している場合,光検出器の入力側に光フィルタに設けて光信号に含まれる2fm成分を除去するか,又は光検出器の出力側にRFフィルタを設けて電気信号に含まれる2fm成分を除去すればよい。このようにして,光検出器では,分散媒質を経た光信号のfm成分が電気信号に変換される。 The optical signal that has passed through the dispersion medium is input to the photodetector and converted into an electrical signal. The photodetector may be one that is responsive to the modulated component at the frequency f m by at least an optical modulator. That is, the photodetector need not be capable of detecting anything other than the fm component that is the feedback signal. Therefore, when the light detector has a characteristic that is responsive to e.g. 2f m component, on the input side of the photodetector provided in the optical filter for removing 2f m component included in the optical signal or light provided RF filter at the output side of the detector may be removed 2f m component contained in the electrical signal. In this manner, in the photodetector, f m component of the optical signal passing through the dispersive medium is converted into electrical signals.
光検出器により変換された電気信号は,導線を介して光変調器にフィードバックされ,変調信号として利用される。上述した通り,光検出器は分散媒質を経た光信号のfm成分を電気信号へと変換するものであるため,この電気信号は,変調周波数fmの変調信号となる。このようにして,光変調器でチャープを伴った光信号を発生させ,分散媒質を経た後に,光検出器で電気信号へと変換することで,光変調器に対して適切な変調信号(周波数fm)を印加することができる。この結果,位相差π(パイ)となるバイアス(ゼロバイアス点)をかけた場合であっても,適切なフィードバック信号を得ることができ,光電気発振器の発振動作が可能となる。また,光変調器は,変調信号の周波数fmの2倍の周波数を持つ2倍波信号を発生させることができる。本発明の光電気発振器により得られた2倍波信号は,例えば低い周波数向けに作られた低コストのデバイスに使うこともできる。また,本発明の光電気発振器により得られた2倍波信号は,fm成分がよく抑圧されており,信号純度が高いものとなる。 The electrical signal converted by the photodetector is fed back to the optical modulator via a conducting wire and used as a modulation signal. As described above, since the optical detector is to convert into electrical signals f m component of the optical signal passing through the dispersive medium, the electric signal is a modulated signal of the modulation frequency f m. In this way, an optical signal with a chirp is generated by the optical modulator, passed through the dispersion medium, and then converted into an electric signal by the optical detector. f m) can be applied to. As a result, an appropriate feedback signal can be obtained even when a bias (zero bias point) having a phase difference π (pi) is applied, and the oscillation operation of the photoelectric oscillator can be performed. Further, the optical modulator is capable of generating a second harmonic signal having a frequency twice the frequency f m of the modulation signal. The second harmonic signal obtained by the photoelectric oscillator of the present invention can be used for a low-cost device made for a low frequency, for example. Further, the second harmonic signal obtained by photoelectric oscillator of the present invention is f m component is well suppressed, it becomes signal high purity.
以上,本発明について好ましい形態を例に挙げて説明を行った。ただし,本発明は,上記した実施形態に限定されるものではなく,上記した実施形態に基づいて当業者が自明な範囲で適宜修正や改変を行うことができる。 The present invention has been described with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make appropriate modifications and alterations within the obvious range based on the above-described embodiments.
本発明の光電気発振器は,基準ミリ波・マイクロ波の信号源やファイバ無線用の信号源などを用いた光通信や電気通信機器に利用することができる。また,本発明は,光ファイバ無線信号源,光ファイバ伝送における光クロック発生及び信号処理,長距離光ファイバ伝送システム,大容量波長分割多重光ファイバネットワーク,アクセス系光ファイバ無線システム,光計測システム及び光計測信号源などの分野で利用することができる。 The optoelectric oscillator of the present invention can be used in optical communication and telecommunication equipment using a reference millimeter wave / microwave signal source, a fiber radio signal source, and the like. The present invention also provides an optical fiber radio signal source, optical clock generation and signal processing in optical fiber transmission, a long-distance optical fiber transmission system, a large-capacity wavelength division multiplexing optical fiber network, an access optical fiber radio system, an optical measurement system, and It can be used in fields such as optical measurement signal sources.
10 光源
20 光変調器
30 光アンプ
40 分散媒質
50 光検出器
60 バンドパスフィルタ
70 RFアンプ
80 導線
90 光出力用導波路
100 光電気発振器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光変調器(20)により変調された光強度変調信号が入力され,当該光強度変調信号に含まれる周波数f m の位相変調成分を強度変調成分に変換する分散媒質(40)と,
前記分散媒質(40)からの光信号を受光して,当該光信号に含まれる周波数f m の強度変調成分を電気信号に変換する光検出器(50)と,
前記光検出器(50)により変換された電気信号を,変調周波数fmの変調信号として前記光変調器(20)の前記変調電極に入力する導線(80)と,を具備する
光電気発振器。 It has a modulation electrode to which a modulation signal of modulation frequency f m [Hz] is applied, and the optical signal output from the light source (10) is intensity- modulated with the modulation signal and accompanied by a phase modulation component of frequency f m an optical intensity modulator for outputting a light intensity modulation signal (20),
Said optical modulator (20) modulated optical intensity modulated signal is input, the dispersion medium that converts a phase modulation component of the frequency f m contained in the light intensity modulated signal into an intensity-modulated component (40),
By receiving the optical signal from the dispersion medium (40), a photodetector for converting the intensity modulation component of the frequency f m contained in the optical signal into an electric signal (50),
The electric signal converted by the light detector (50), the modulation frequency f m optoelectronic oscillator having a, a wire (80) to be input to the modulation electrode of the optical modulator (20) as a modulation signal.
前記第1の導波路(23)の位相変化量と前記第2の導波路(24)の位相変化量が異なる
請求項1に記載の光電気発振器。 The light intensity modulator (20) is branched by a light input section (21), a branch section (22) where light input to the input section (21) branches, and the branch section (22) The first waveguide (23) through which one light propagates, the second waveguide (24) through which the other light branched by the branch section (22) propagates, and the first waveguide (23 ) And an optical signal output from the second waveguide (24) are combined, and an optical signal is output from the optical signal combined by the combining unit (25). Output unit (26), a first modulation electrode (27) to which a modulation signal for driving the first waveguide (23) is applied, and a modulation signal for driving the second waveguide (24) A Mach-Zehnder light intensity modulator having a second modulation electrode (28) to which is applied,
The photoelectric oscillator according to claim 1, wherein a phase change amount of the first waveguide (23) is different from a phase change amount of the second waveguide (24) .
請求項2に記載の光電気発振器。
[式2]α=(φ1+φ2)/(φ1−φ2) When the phase change amount of the first waveguide (23) is φ1, the second waveguide (24) is φ2, and the chirp parameter α is expressed by the following [Equation 2], the value of the chirp parameter α optoelectronic oscillator according to claim 2 but which becomes 1.
[Formula 2] α = (φ1 + φ2) / (φ1-φ2)
請求項1に記載の光電気発振器。 The optoelectric oscillator according to claim 1, wherein the dispersion medium (40) is one or both of an optical fiber and a fiber Bragg grating.
請求項1に記載の光電気発振器。 It said wire (80), optoelectronic oscillator according to claim 1 having a band-pass filter (60) for selecting an electrical signal of a predetermined region including the modulation frequency f m which is used as the modulation signal.
前記光強度変調器(20)により変調された光強度変調信号を分散媒質(40)に入力し,当該光強度変調信号に含まれる周波数f m の位相変調成分を強度変調成分に変換する工程と,
前記分散媒質(40)からの光信号を光検出器(50)で受光して,当該光信号に含まれる周波数f m の強度変調成分を電気信号に変換する工程と,
前記光検出器(50)により変換された電気信号を,変調周波数fmの変調信号として導線(80)を介して前記光変調器(20)の前記変調電極に入力する工程と,を含む
光電気発振方法。 Optical intensity modulator modulating signal the modulation frequency f m [Hz] to the modulation electrode (20) is applied, the optical signal output from the light source (10) to intensity modulation with a phase modulation component of the frequency f m Outputting a modulated light intensity signal;
The optical intensity modulated signal modulated by the optical intensity modulator (20) input to the dispersion medium (40), the step that converts the phase modulated component of the frequency f m contained in the light intensity modulated signal into an intensity-modulated component When,
A step of an optical signal received by the photodetector (50), converts the intensity modulation component of the frequency f m contained in the optical signal to an electrical signal from said dispersion medium (40),
Light including the steps of inputting to the modulation electrode of the optical detector the electric signal converted by (50), the optical modulator via a line (80) as a modulation signal of the modulation frequency f m (20) Electric oscillation method.
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