JPS6266222A - Light modulator - Google Patents

Light modulator

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Publication number
JPS6266222A
JPS6266222A JP20682985A JP20682985A JPS6266222A JP S6266222 A JPS6266222 A JP S6266222A JP 20682985 A JP20682985 A JP 20682985A JP 20682985 A JP20682985 A JP 20682985A JP S6266222 A JPS6266222 A JP S6266222A
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JP
Japan
Prior art keywords
slot line
semi
ridged
cables
cable
Prior art date
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Pending
Application number
JP20682985A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Makino
俊彦 牧野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6266222A publication Critical patent/JPS6266222A/en
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Abstract

PURPOSE:To attain the super high speed modulating action by eliminating the receiving of the limit of the modulating band width by the electrode capacity and executing the progressive wave action to the modulating electric signal. CONSTITUTION:At the upper part of a linear wave path 19, a slot line 24 composed excluding a part of a metallic conductor 23 is constituted. At both edges of the slot line 24, central conductors 26 and 28 of two semi-ridged cables are connected so that they can be electrically linked. The connection is executed by connecting the central conductors 26 and 28 of the semi-ridged cable with the metallic conductor 23 by crossing the slot line 24. Since the characteristic impedance of the slot line is determined by the dielectric constant of a substrate 14 and the narrower width of the slot line 24, to the given substrate 14, the width is suitably set and can be equal to the characteristic impedance of the coaxial cable. Consequently, the slot line 24 constitutes the progressive wave electrode.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は光集積回路において導波された光波の強度を
電気的に制御する光変調器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to an optical modulator that electrically controls the intensity of light waves guided in an optical integrated circuit.

従来の技術 交差光導波路を用いた光変調器の従来例を第2図に示す
。電気光学効果を有する基板1の表面に、光導波路2と
3が交差するように作成されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION A conventional example of an optical modulator using crossed optical waveguides is shown in FIG. Optical waveguides 2 and 3 are formed so as to intersect on the surface of a substrate 1 having an electro-optic effect.

これら光導波路の交差部分に電極8.9が設けられ、さ
らに、これらの電極は基板の端の電極パッド10.11
に接続され、これらの電極パッド10.11の間に抵抗
12を介して信号源13からの電圧が印加さnるように
なっている(例えばアール・エイ・ベック−。アンド 
ダブりニー・ニス・シー・チャン、アプライドオプティ
ックス。
Electrodes 8.9 are provided at the intersections of these optical waveguides, and these electrodes are further connected to electrode pads 10.11 at the ends of the substrate.
A voltage from a signal source 13 is applied through a resistor 12 between these electrode pads 10 and 11 (for example, R.A. Beck.
Double Ni Nis Xi Chang, Applied Optics.

18巻、19番、3296〜33oOベージ、10月1
979年CR,人、 Beaker and W、S、
ClChang。
Volume 18, No. 19, 3296-33oO page, October 1
979 CR, person, Beaker and W, S,
ClChang.

Applied 0ptics vol、1B、A19
.pp3296−3300 、 Oct、1979 )
Applied Optics vol, 1B, A19
.. pp3296-3300, Oct. 1979)
.

このような構造の素子は光スィッチあるいは光変調器と
して動作することはよく知られている0すなわち、例え
ば端子4から光を入射すると外部から電圧が印加されな
い場合、光は端子5の方へ直進する。−力、外部から電
圧が印加さnると電極8,9の間に発生する電界によっ
て光導波路の交差部分に電気光学効果に基づく屈折率変
化が生じ、端子4から入射した光は端子7の方へ出るよ
うになる。従って光スイッチングが可能となる。
It is well known that an element with such a structure operates as an optical switch or optical modulator. In other words, when light enters from terminal 4, for example, and no voltage is applied from the outside, the light travels straight toward terminal 5. do. - When a voltage is applied from the outside, the electric field generated between the electrodes 8 and 9 causes a change in the refractive index based on the electro-optic effect at the intersection of the optical waveguides, and the light incident from the terminal 4 is transferred to the terminal 7. You will be able to move towards others. Therefore, optical switching becomes possible.

また、端子6の出力光に着目すると、強度変調さnた光
が取出されることになり、光変調器としても用いること
ができる。
Further, when focusing on the output light from the terminal 6, intensity-modulated light is extracted, and it can also be used as an optical modulator.

発明が解決しようとする問題点 従来例のような交差導波路を用いる光スィッチ(または
光変調器)においては、例えば端子4から光を入nた場
合、端子6から取出される光をONからOFFにするの
に必要なスイッチング(または変調)電圧は、方向性結
合器タイプの光スィッチ(または光変調器)に比べると
高くなることが知られている。これは方向性結合器タイ
プの光スィッチ(または光変調器)では結合長を長くと
ることによってスイッチング(または変調)電圧を低く
することができるのに対して、交差導波路タイプでは、
交差部分のみが結合長として働くため本質的に結合長を
長くとることができないことによる。
Problems to be Solved by the Invention In an optical switch (or optical modulator) using crossed waveguides like the conventional example, for example, when light is input from terminal 4, the light extracted from terminal 6 is turned on. It is known that the switching (or modulation) voltage required to turn it off is higher than that of a directional coupler type optical switch (or optical modulator). This is because a directional coupler type optical switch (or optical modulator) can lower the switching (or modulation) voltage by increasing the coupling length, whereas a crossed waveguide type optical switch (or optical modulator) can lower the switching (or modulation) voltage by increasing the coupling length.
This is because only the intersection portion acts as the bond length, so it is essentially impossible to make the bond length long.

また、従来例のような光スィッチ(または光変調器)の
電極構成では、変調信号の周波数が高くなると、電極8
.9に加わる電界は電極容量と負荷抵抗によって決まる
時定数のために、外部電圧の変化に追従できなくなる。
In addition, in the electrode configuration of a conventional optical switch (or optical modulator), when the frequency of the modulation signal becomes high, the electrode 8
.. Because of the time constant determined by the electrode capacitance and load resistance, the electric field applied to 9 cannot follow changes in the external voltage.

さらに、高周波の電気信号は通常同軸ケーブルを用いて
供給されるので、このような電極構成では同軸ケーブル
との接続がむずかしく、仮シに接続したとしても電極パ
ッドと同軸ケーブルとの間でインピーダンスの不整合が
起こシ、−外部スイッチング信号の電力は効率よく電極
部に供給されなくなる0従って、このような構成の素子
では超高速変調は不可能である。
Furthermore, since high-frequency electrical signals are usually supplied using coaxial cables, this kind of electrode configuration makes it difficult to connect to coaxial cables, and even if a temporary connection is made, impedance increases between the electrode pads and the coaxial cables. If a mismatch occurs, - the power of the external switching signal will not be efficiently supplied to the electrode section.Therefore, ultra-high speed modulation is not possible with a device configured in this way.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、より小さい
電気信号電力で超高速光変調を可能にする構成の光変調
器を提供することを目的としている0 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、交差導波路の交差
部分を長くすることによシ結合長を長くしてスイッチン
グ(または変調)電圧を低くし、また、交差部分のほぼ
中央部にギャップ部分が重なるようにスロット線路を設
け、このスロットのギャップに生ずる電界により光変調
を行い、かつ、このスロット線路と2つのセミリツジド
・ケーブルを電気的に結合し、セミリッジド・ケーブル
とスロット線路を連続した1つの伝送線路とすることに
より、変調電気信号に対して進行波動作を行わせるもの
である。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical modulator having a configuration that enables ultrahigh-speed optical modulation with smaller electric signal power.Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the invention lengthens the crossing portion of the crossed waveguides to increase the coupling length and lower the switching (or modulation) voltage, and also provides a gap portion approximately in the center of the crossing portion. A slot line is provided so that the slot lines overlap, and optical modulation is performed by the electric field generated in the gap between the slots.The slot line and two semi-rigid cables are electrically coupled, and the semi-rigid cable and the slot line are connected to one continuous cable. By using two transmission lines, traveling wave operation is performed on the modulated electrical signal.

作用 本発明の構成においては、交差導波路の交差部分の長さ
を適当に選んで結合長を最適にしスイッチング(または
変調)電圧を低くすることができ、また、セミリッジド
・ケーブルから高周波の変調電気信号を供給でき、セミ
リツジド・ケーブルとスロット線路が連続した一つの伝
送線路となるため、スロット線路の特性インピーダンス
をセミリッジド・ケーブルの特性インピーダンスに等し
く選ぶことによって外部電源と光変調器電極との間のイ
ンピーダンスを広帯域にわたりて整合させることができ
る。すなわち、従来例のように電極容量による変調帯域
幅の制限を受けることがなく、変調電気信号に対して進
行波動作を行わせることができ、超高速変調動作を可能
にすることができる。
Operation In the configuration of the present invention, the length of the crossing portion of the crossed waveguides can be appropriately selected to optimize the coupling length and reduce the switching (or modulation) voltage. Since the semi-rigid cable and the slot line form one continuous transmission line, the characteristic impedance of the slot line is selected to be equal to the characteristic impedance of the semi-rigid cable, thereby reducing the connection between the external power source and the optical modulator electrode. Impedance can be matched over a wide band. That is, unlike the conventional example, the modulation bandwidth is not limited by the electrode capacitance, and traveling wave operation can be performed on the modulated electrical signal, making it possible to perform ultra-high-speed modulation operation.

実施例 本発明の一実施例を第1図に示す。第1図(A)は上面
図、第1図(B)は第1図(A)に示すI−I線断面図
である。第1図において、14は電気光学効果を有する
物質から成る基板、15.16は一方のY分岐光導波路
、17.18はもう一方のY分岐光導波路、19は直線
光導波路である。従来例では交差部の長さは一つの導波
路の幅と交差角で一意的に決まるが、本発明では交差部
の長さ全自由に設定することができる。すなわち、スイ
ッチングまたは変調電圧が低くなるように交差部の長さ
を選ぶことが可能である。直線導波路19の上部には金
属導体23の一部をとり除いて成るスロット線路24が
構成されている。このスロット線路24の両端には二つ
のセミリッジド・ケーブルの中心導体26.28が電気
的に結合するように接続されている。この接続はセミリ
ッジド・ケーブルの中心導体26.28をスロット線路
24を横切らせて金属導体23と接続することにより行
われる。スロット線路の特性インピーダンスは基板14
の誘電率、スロット線路24の狭い方の幅で決まるため
、与えられた基板14に対しては、この幅を適当に定め
て同軸ケーブルの特性インピーダンス(例えば5oΩ)
に等しくすることができる。従って、第1図においてス
ロット線路24は進行波電極を構成し、二つのセミリッ
ジド・ケーブルの一つを変調電気信号の入カケープルと
し、もう一つを出カケープルとすれば、セミリッジド・
ケーブルとスロット線路は連続した一つの伝送線路を形
成することになる。従って出カケープルをその特性イン
ピーダンスに等しい抵抗で終端すれば入カケープル側か
ら見た入力インピーダンスは広い周波数範囲にわたって
一定値にすることができ、光変調器の広帯域動作が可能
となる。
Embodiment An embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 1(A) is a top view, and FIG. 1(B) is a sectional view taken along the line I--I shown in FIG. 1(A). In FIG. 1, 14 is a substrate made of a substance having an electro-optic effect, 15.16 is one Y-branch optical waveguide, 17.18 is the other Y-branch optical waveguide, and 19 is a straight optical waveguide. In the conventional example, the length of the intersection is uniquely determined by the width of one waveguide and the intersection angle, but in the present invention, the length of the intersection can be set completely freely. That is, it is possible to choose the length of the intersection so that the switching or modulation voltage is low. A slot line 24 is formed above the straight waveguide 19 by removing a portion of the metal conductor 23. Center conductors 26 and 28 of two semi-ridged cables are connected to both ends of this slot line 24 so as to be electrically coupled. This connection is made by connecting the central conductor 26,28 of the semi-ridged cable across the slotted line 24 to the metal conductor 23. The characteristic impedance of the slot line is the substrate 14
The dielectric constant of the slot line 24 is determined by the width of the narrower side of the slot line 24, so for a given board 14, this width is appropriately determined to determine the characteristic impedance of the coaxial cable (for example, 5oΩ).
can be made equal to Therefore, in FIG. 1, the slot line 24 constitutes a traveling wave electrode, and if one of the two semi-ridged cables is used as an input cable for the modulated electrical signal and the other is used as an output cable, the semi-ridged
The cable and slot line form one continuous transmission line. Therefore, by terminating the output cable with a resistor equal to its characteristic impedance, the input impedance seen from the input cable side can be kept at a constant value over a wide frequency range, allowing broadband operation of the optical modulator.

発明の効果 本発明は、光導波路の交差部分の長さを適当に選ぶこと
によってスイッチングまたは変調電圧を低下させること
ができ、超高周波においても低電力の電気信号によって
変調を行わせることができる。また、電極として、スロ
ット線路を用い、このスロット線路にセミリッジド・ケ
ーブルを接続して、このセミリッジド・ケーブルから変
調電圧を供給するようにしているので、接続部の不連続
による反射なしに超高周波の変調、!気信号を電極に効
率よく供給でき、超高速の変調動作を行うことができる
。また、セミリッジド・ケーブルとスロット線路とが連
続した一つの伝送線路を形成するため、変調電気信号に
対して進行波動作が行われ、電極容量による変調帯域幅
の制限を受けることなく、超高周波で光変調器を動作さ
せることができる。
Effects of the Invention According to the present invention, switching or modulation voltage can be lowered by appropriately selecting the length of the intersection of optical waveguides, and modulation can be performed using a low-power electrical signal even at extremely high frequencies. In addition, a slot line is used as the electrode, a semi-ridged cable is connected to this slot line, and the modulated voltage is supplied from this semi-ridged cable, so ultra-high frequencies can be transmitted without reflection due to discontinuity of the connection. modulation,! Air signals can be efficiently supplied to the electrodes, and ultra-high-speed modulation operations can be performed. In addition, since the semi-ridged cable and the slot line form one continuous transmission line, traveling wave operation is performed on the modulated electrical signal, and the modulation bandwidth is not limited by electrode capacitance, allowing ultra-high frequency transmission. A light modulator can be operated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(ム)、■)は本発明の一実施例の光変調器の上
面図、I−I線断面図、第2図は従来の光変調器の基本
構成図である〇 14・・・・・・電気光学効果を有する物質から成る基
板、23・・・・・・スロット線路接地導体、24・・
・・・・スロット線路、26.27・・・・・・七ミリ
ツジド・ケーブル外部導体、26.28・・・・・・セ
ミリツジド・ケーブル外部導体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
2 図
Fig. 1 (M), ■) is a top view and a sectional view taken along line I-I of an optical modulator according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a basic configuration diagram of a conventional optical modulator. ... Substrate made of a substance having an electro-optic effect, 23 ... Slot line grounding conductor, 24 ...
... Slot line, 26.27 ... Seven-millimeter rigid cable outer conductor, 26.28 ... Semi-rigid cable outer conductor. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person
2 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電気光学効果を有する物質から成る基板の表面近傍に、
互いに一定距離隔った2つのY分岐光導波路を有する直
線光導波路を形成し、上記Y分岐光導波路の2つの分岐
点の間の直線光導波路のほぼ中央部に、スロット線路を
設け、上記スロット線路の両端に2つのセミリッジド・
ケーブルを電気的に結合し、上記2つのセミリッジド・
ケーブルの1つを変調電気信号の入力端子とし、もう1
つのセミリッジド・ケーブルを変調電気信号の出力端子
として、上記セミリッジド・ケーブルと上記スロット線
路とが連続した伝送線路を構成するようにしたことを特
徴とする光変調器。
Near the surface of a substrate made of a substance that has an electro-optic effect,
A straight optical waveguide having two Y-branched optical waveguides separated by a certain distance from each other is formed, and a slot line is provided approximately at the center of the straight optical waveguide between the two branch points of the Y-branched optical waveguide, and the slot line Two semi-ridged rails at both ends of the track.
Connect the cables electrically and connect the two semi-ridged
One of the cables is used as the input terminal for the modulated electrical signal, and the other
1. An optical modulator, characterized in that two semi-ridged cables are used as output terminals for modulated electrical signals, and the semi-ridged cables and the slot line constitute a continuous transmission line.
JP20682985A 1985-09-19 1985-09-19 Light modulator Pending JPS6266222A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5876784A (en) * 1981-10-31 1983-05-09 Nissan Motor Co Ltd Light pulse radar apparatus for vehicles

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5876784A (en) * 1981-10-31 1983-05-09 Nissan Motor Co Ltd Light pulse radar apparatus for vehicles

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