DE69709255T2

DE69709255T2 - Polarisationsunabhängiger elektrooptischer modulator

Info

Publication number: DE69709255T2
Application number: DE69709255T
Authority: DE
Inventors: H. Schaffner; Daniel Yap
Original assignee: Hughes Electronics Corp
Current assignee: DirecTV Group Inc
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: WO1997027511A1; EP0817988A1; CA2212634C; US5751867A; JPH10504664A; DE69709255D1; CA2212634A1; EP0817988B1; KR19980703289A; IL121716A0

Description

Die gegenwärtige Erfindung betrifft allgemein optische Modulatoren und genauer gesagt elektrooptische Modulatoren.
Optische Intensitätsmodulatoren werden in faseroptischen Hochgeschwindigkeitsverbindungen für eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. für entfernt gelegene Antennen, Kabelfernsehen und Kommunikationssysteme, eingesetzt. Obwohl elektrische Absorptionsmodulatoren bei einigen Modulationsanwendungen verwendet werden können, sind elektrooptische Modulatoren wegen ihrer besseren Signaltreue allgemein bevorzugt. Elektrooptische Modulatoren verwenden den linearen elektrooptischen Effekt. Dieser Effekt, der in solchen Materialien wie Kristallen, z. B. Lithiumniobat (LiNbO&sub3;) und Halbleitern, z. B. Galliumarsenid, auftritt, ist eine Veränderung des Brechungsindex N&sub0; proportional zu einem angelegten elektrischen Feld E.
Der Brechungsindex N&sub0; eines Materials ist definiert als c/c&sub0;, wobei c und c&sub0; die Lichtgeschwindigkeit im leeren Raum und in dem Material sind. Deshalb ist die Zeit, die das Licht zum Durchqueren einer Entfernung L in dem Material benötigt, L/c = N&sub0;L/c&sub0;, so daß die Zeit proportional zu N&sub0;L ist, was als die "optische Weglänge" bekannt ist. Deshalb ist die Phasenmodulation eines optischen Signals, das durch einen elektrooptischen Wellenleiter der Länge L gelangt, proportional zu einem angelegten elektrischen Feld, da die optische Weglänge N&sub0;L proportional zu dem elektrischen Feld ist.
Ein herkömmlicher elektrooptischer Modulator ist der Mach- Zehnder-Modulator, bei dem ein optisches Signal an einem Eingangsanschluß in zwei Signalkomponenten aufgeteilt wird, die sich entlang erster und zweiter Wellenleiterarme fortbewegen, bevor sie an einem Ausgangsanschluß rekombiniert werden. An wenigstens einem der Arme ist ein elektrooptischer Wellenleiter. Die Phasenmodulation in diesem Arm wird durch konstruktive und destruktive Interferenz in eine Intensitätsmodulation in dem Modulator umgewandelt, wenn die Signalkomponenten rekombiniert werden.
In Kristallen ist die Größe des linearen elektrooptischen Koeffizienten r eine Funktion der Kristallachsen. Z. B. tritt in LiNbO&sub3; der größte Koeffizient r&sub3;&sub3; entlang der z-Achse des Kristalls auf. Für eine größtmögliche Modulationsempfindlichkeit müssen die elektrischen und optischen Felder beide entlang der z-Achse ausgerichtet werden. Falls das optische Feld fehlausgerichtet ist, wird nur die Komponente des Signalvektors entlang der z-Achse mit der Empfindlichkeit des r&sub3;&sub3;-Koeffizienten moduliert, und die anderen Vektorkomponenten werden mit einer anderen Empfindlichkeit moduliert.
Somit ist die Modulationsempfindlichkeit eine Funktion der Ausrichtung zwischen den elektrischen und optischen Signalen und dem Kristall, d. h. sie ist eine Funktion der Vektorüberlappung (Skalarprodukt) der optischen und elektrischen Felder. Aus diesem Grund werden Mach-Zehnder-Modulatoren typischerweise bei optischen Signalen verwendet, die einen einzigen linearen Polarisationsmodus haben, dessen Polarisation (die Richtung des elektrischen Feldes) in geeigneter Weise mit dem Kristall des Modulators ausgerichtet ist. Die Modulationsempfindlichkeit für andere Signale, z. B. einen elliptischen Polarisationsmodus oder ein Multimodensignal, ist nicht vorhersagbar.
Obwohl lasererzeugte Signale hochpolarisiert sind und optische Einmoden-Fasern (SM) linear polarisierte Signale mit großer Signaltreue leiten, wird die Orientierung der Polarisation nach ein paar Metern zufällig gedreht, infolge von verschiedenen Effekten in den SM-Fasern, z. B. Faserasymmetrien und Inhomogenitäten. Demnach werden Intensitätsmodulatoren häufig mit Lasern über polarisationseinhaltende Fasern (PM) gekoppelt, um sicherzustellen, daß ein linear polarisiertes Signal zur Modulation bereitgestellt wird, das mit seiner Polarisation in geeigneter Weise ausgerichtet ist. Obwohl diese Anordnung technisch akzeptabel ist, werden die gegenwärtigen Kosten von PM- Fasern (~ $5 bis $7 pro Meter) exzessiv, wenn die Modulatoren und die Signalquellen weit voneinander beabstandet sind. Zum Beispiel speist bei vielen CATV-Anwendungen ein einziger Laser verschiedene Modulatoren, die von dem Laser in Abständen von mehreren Kilometern entfernt sind. Die Kosten solcher Systeme würden erheblich reduziert, falls PM-Fasern durch SM-Fasern ersetzt werden könnten, da die gegenwärtigen Kosten von SM-Fasern (~ $0,15 bis $0,22 pro Meter) deutlich geringer sind als die von PM-Fasern.
Hauptsächlich aus diesem Grund wurden verschiedene Strukturen vorgeschlagen, um die Kopplung von Lasern und Modulatoren mit SM-Fasern zu erlauben. Bei einer dieser Strukturen sind Metallelemente über dem Eingangsanschluß des Modulators vorgesehen, so daß sie unerwünschte Polarisationskomponenten absorbieren können. Unglücklicherweise absorbiert diese Struktur einen erheblichen Anteil, z. B. > 50%, des optischen Signals. Polarisierende Strahlteiler sind erhältlich, die eine unbekannte Polarisation akzeptieren und sie in zwei bekannte Polarisationen umsetzen, die dann mit den beiden Armen eines Mach-Zehnder- Modulators gekoppelt werden können. Jedoch führt diese Struktur zu zusätzlichen Kosten (der Strahlteiler) und Montagekosten (Verbindung der zusätzlichen Fasern).
Es wurde gezeigt, daß ein x-geschnittener LiNbO&sub3;-Kristall, in dem das elektrische Feld entlang der y-Achse orientiert ist und sich das optische Feld entlang der z-Achse ausbreitet, im wesentlichen den gleichen elektrooptischen Koeffizienten r in orthogonalen Ebenen entlang der z-Achse besitzt (vgl. Ishikawa, T., "Polarisation-independent LiNbO&sub3; Waveguide Optical Modulator", Electronics Letters, Band 28, Nr. 6, 12. März 1992, S. 566-567). Deshalb werden orthogonale Vektorkomponenten der optischen Signalpolarisation mit der gleichen Empfindlichkeit moduliert. Jedoch ist der elektrooptische Koeffizient ein Bruchteil (z. B. 1/10) des Koeffizienten von herkömmlichen Modulatoren, so daß die Modulationsspannung entsprechend vergrößert werden muß (z. B. um einen Faktor von 10), was die Komplexität des Modulationsspannungserzeugers vergrößert.
Aus der US-A-4 936 645 ist ein elektrooptischer Lichtmodulator-Wellenleiter gemäß dem Oberbegriff von Ansprüchen 1, 2 und 3 bekannt, der erste und zweite elektrooptische polymere Wellenleiter aufweist, die aktive Moleküle besitzen, die wenigstens teilweise in einer ersten und zweiten Richtung angeordnet sind, die zueinander senkrecht sind, wobei ein optisches Signal an den ersten und den zweiten polymeren Wellenleiter über einen Strahlteiler angelegt wird und die aus den Ausgangsenden des Wellenleiters austretenden Signale durch einen Kombinator kombiniert werden. Ein System zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, das zwei Paare von Elektroden aufweist, die zueinander senkrecht sind, ist vorgesehen, um ein erstes elektrisches Feld über dem ersten Wellenleiter zu erzeugen, und um ein zweites elektrisches Feld über dem zweiten Wellenleiter zu erzeugen, das im wesentlichen senkrecht zu dem ersten elektrischen Feld ist.
Dadurch wird ein elektrooptischer Modulator bereitgestellt, der polarisationsunempfindlich ist.
Jedoch ist die bekannte Vorrichtung schwierig herzustellen.
Ferner sei Bezug genommen auf die US-A-5 278 92.3, die grundsätzlich offenbart, daß zwei Modulatoren parallel kombiniert werden können, um die Linearität der Lichtleistung gegenüber der Modulationsspannungsübertragungscharkateristik über einen breitbandigen Betriebsbereich zu verbessern. Es ist ein doppelt paralleler Modulator mit einem Teiler einer optischen Wellenleiterstruktur am Eingangsende offenbart und mit einem Kombinator als V-Verbindung in Form eines optischen Wellenleiters am Ausgangsende, und der ferner mit Vorspannungselektroden, HF-Elektroden und einem Phasenmodulator ausgestattet ist. Die US-A-5 278 923 offenbart insbesondere Feldelektroden, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und zwei elektrische Felder bewirken, deren Feldlinien auf zwei verschiedene Wellenleiter wirken.
Ferner sei Bezug genommen auf "integrated optics", proceedings of the third European conference, ECIO '85, Berlin, Westdeutschland, 6. bis 8. Mai 1985, Springer Verlag, Berlin, S. 164-168, Stallard W. A. et al.: "LiNbO&sub3; Optical Frequency Translators For Coherent Optical Fibers Systems", woraus sich ergibt, daß doppelte Mach-Zehnder-Einseitenband-Frequenzumsetzer grundsätzlich bekannt sind.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, einen verbesserten polarisationsempfindlichen Modulator zur Intensitätsmodulation eines optischen Signals mit einer Modulationsspannung anzugeben, der einfach ist und eine verbesserte Empfindlichkeit aufweist, die vergleichbar ist mit gegenwärtigen elektrooptischen Kristallmodulatoren.
Diese Aufgabe wird durch einen Modulator gemäß Anspruch 1, durch einen Mach-Zehnder-Modulator gemäß Anspruch 2 oder durch einen Modulator gemäß Anspruch 3 gelöst, der zwei Mach-Zehnder- Modulatoren aufweist.
Bei einer Ausführung steht die erste und die zweite Richtung vorzugsweise senkrecht aufeinander, so daß eine erste Vektorkomponente eines optischen Eingangssignals, das mit der ersten Richtung ausgerichtet ist, in dem ersten Wellenleiterarm phasenmoduliert ist und nicht in dem zweiten Wellenleiterarm. In ähnlicher Weise ist eine zweite Vektorkomponente des optischen Eingangssignals, das mit der zweiten Richtung ausgerichtet ist, mit dem zweiten Wellenleiterarm phasenmoduliert und nicht mit dem ersten Wellenleiterarm. Indem die Modulatorstruktur so konfiguriert wird, daß die Phasenmodulation im ersten Arm gleich der im zweiten Arm ist, wird erreicht, daß die Intensitätsmodulation des Modulators im wesentlichen unempfindlich gegenüber der optischen Signalpolarisation ist.
Eine andere Ausführung verwendet erste und zweite Mach- Zehnder-Modulatorstrukturen zwischen einem Eingangs-Modensplitter und einem Ausgangs-Modenkombinator. Die aktiven Moleküle des Wellenleiterarms des ersten Mach-Zehnder-Modulators sind in der ersten Richtung ausgerichtet, und die aktiven Moleküle des Wellenleiterarms des zweiten Mach-Zehnder-Modulators sind in einer zweiten und vorzugsweise senkrechten Richtung ausgerichtet. Es sind Elektroden vorgesehen, um erste und zweite elektrische Felder zu erzeugen, die jeweils mit der ersten und der zweiten Richtung ausgerichtet sind und die sich über den Wellenleiterarmen des betreffenden ersten und zweiten Mach- Zehnder-Modulators erstrecken. Die Modulatoren sind im wesentlichen gleiche "Schaltspannungen" V, in den Ebenen ihrer elektrischen Felder. Die Modensplitter und -kombinatoren leiten unterschiedliche Vektorkomponenten eines optischen Eingangssignals durch die unterschiedlichen Mach-Zehnder-Modulatoren. Die neuen Eigenschaften der Erfindung sind im besonderen in den zugehörigen Ansprüchen beschrieben. Die Erfindung wird am besten durch die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen zu verstehen sein.
Fig. 1 ist eine ebene Ansicht einer polarisationsunempfindlichen, elektrooptischen Modulatorausführung gemäß der gegenwärtigen Erfindung;
Fig. 2 ist eine Ansicht entlang der Ebene 2-2 von Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das eine nicht-vorhersagbare, optische Eingangssignalpolarisation mit ihren Vektorkomponenten entlang den orthogonalen Ebenen von modulierenden elektrischen Feldern und elektrooptischen Koeffizienten in Wellenleiterarmen des Modulators gemäß den Fig. 1 und 2 vergleicht;
Fig. 4 ist eine ebene Ansicht einer anderen Ausführung eines polarisationsunempfindlichen elektrooptischen Modulators; und
Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2, die einen Zwischenherstellungsschritt des Modulators der Fig. 1 und 2 zeigt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen optischen Intensitätsmodulator 20. Die Figuren zeigen auch SM-Fasern 22 und 24, die jeweils an einen Eingangsanschluß 26 und an einen Ausgangsanschluß 27 des Modulators 20 gekoppelt sind. Die Modulatorausführung 20 ist dazu ausgebildet, ein optisches Signal 28 an seinem Eingangsanschluß zu erhalten und ein optisches Signal 29 an seinem Ausgangsanschluß 27 zu erzeugen, das mit einer Empfindlichkeit moduliert wird, die eine Funktion eines vorbestimmten elektrooptischen Koeffizienten r ist. Insbesondere ist die Modulationsempfindlichkeit unempfindlich gegenüber der Polarisation des Eingangssignals 28.
Fig. 2 zeigt im strukturellen Detail, daß der Modulator 20 ein elektrooptisches Polymerelement aufweist, daß als eine Schicht 30 angeordnet ist und zwischen einer oberen polymeren Abdeckschicht 32 und einer unteren polymeren Abdeckschicht 34 angeordnet ist. Diese polymeren Schichten sind auf einem Substrat 36 aufgenommen.
Ein optisches Wellenleitersystem 40 (vgl. Fig. 1) ist durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt, z. B. durch selektives Fotobleichen mit ultraviolettem Licht oder durch selektives Ätzen der elektrooptischen Schicht 30, was optische Wellenleiter definiert. Typischerweise haben diese Wellerleiter einen kanalartigen Kernbereich, der einen Kern-Brechungsindex aufweist, sowie eine Wand oder einen Abdeckbereich, der einen Wand-Brechungsindex besitzt, der geringer als derjenige des Kernbrechungsindexes ist. Diese Wellenleiter kontrollieren den Durchgang von Licht entlang des Kernbereiches durch innere Totalreflektion, infolge der Unterschiede in den Brechungsindizes des Kernbereiches und des Wandbereiches.
Die elektrooptischen polymeren Wellenleiter sind zur Bildung des Systems 40 angeordnet. Insbesondere schließen sie einen ersten Wellenleiterarm 42, einen zweiten Wellenleiterarm 44, einen Eingangswellenleiter 46 und einen Ausgangswellenleiter 48 ein. Die Enden 50 und 52 der Wellenleiterarme 42 und 44 sind an eine Außenfläche 54 des Modulators 20 durch den Eingangswellenleiter 46 gekoppelt. Das Ende des Eingangswellenleiters 46, das mit der Fläche 52 verbunden ist, bildet den Eingangsanschluß 26. Auf eine ähnliche Weise sind die Enden 56 und 58 der Wellenleiterarme 42 und 44 mit einer Außenfläche 59 des Modulators 20 durch den Ausgangswellenleiter 48 gekoppelt. Das Ende des Ausgangswellenleiters 48, das mit der Fläche 59 verbunden ist, bildet den Ausgangsanschluß 27. Der Wellenleiterarm 42, der Wellenleiterarm 44, der Eingangswellenleiter 46 und der Ausgangswellenleiter 48 sind in der strukturmäßigen Form eines herkömmlichen Mach-Zehnder-Modulators angeordnet.
Ein Erzeugungssystem 60 für ein elektrisches Feld besitzt metallische Elektroden 64, 66 und 68, die auf einer oberen Fläche 69 des Substrates aufgebracht sind. Das System 60 wird von einem Spannungserzeuger 70 mit Energie versorgt, der eine Modulationsspannung Vm hat. Der Generator 70 kann über die Elektroden 66 und 64 und über die Elektroden 66 und 68 mit herkömmlichen Verbindungen (z. B. abgeschiedene metallische Linien auf der Oberfläche 69 des Substrates) verbunden sein, was schematisch in Fig. 1 durch Linien und Erdungssymbole angedeutet ist. Aus Gründen der Klarheit sind die Bereiche der oberen Deckschicht 32, der elektrooptischen polymeren Schicht 30 und der unteren Deckschicht 34 in Fig. 1 entfernt, um die Elektroden 64, 66 und 68 besser darzustellen. Die Positionen der Elemente des Wellenleitersystems 40 in den entfernten Bereichen sind durch gestrichelte Linien angedeutet.
Die Elektroden 64 und 66 sind so angeordnet, daß sie, wenn sie mit einer Modulationsspannung Vm beaufschlagt werden, ein elektrisches Feld über dem ersten Wellenleiterarm 42 erzeugen, wie durch eine beispielhafte elektrische Feldlinie 72 über dem Wellenleiterarm 42 angedeutet ist. Um die Symmetrie des elektrischen Feldes anzudeuten, ist eine entsprechende elektrische Feldlinie 73 auf der gegenüberliegenden Seite der Elektroden 64 und 66 dargestellt. Die Elektroden 66 und 68 sind so angeordnet, daß sie bei der Beaufschlagung mit der Modulationsspannung Vm ein elektrisches Feld über dem zweiten Wellenleiterarm 42 erzeugen, wie beispielhaft durch eine elektrische Feldlinie 74 über dem Wellenleiterarm 44 dargestellt ist. Wiederum ist die Symmetrie des elektrischen Feldes durch eine entsprechende elektrische Feldlinie 75 auf der gegenüberliegenden Seite der Elektroden 66 und 68 angedeutet.
Insbesondere ist eine obere Kante der Elektrode 66 unterhalb des Wellenleiterarms 64 angeordnet, und die Elektrode 68 ist von der oberen Kante des Wellenleiterarms 64 durch einen Abstand 76 beabstandet. Eine untere Kante der Elektrode 66 und eine obere Kante der Elektrode 68 sind jeweils von dem Wellenleiterarm 64 um einen Abstand 77 beabstandet.
Bei der nachfolgenden Definition des Wellenleitersystems 40 sind Teile der Wellenleiterarme 42 und 44 gepolt, d. h. einem starken elektrischen Feld ausgesetzt, damit sich ihre aktiven Moleküle wenigstens teilweise entlang einer ausgewählten Ebene entlang ihres Armes ausrichten. Insbesondere sind die aktiven Moleküle des ersten elektrooptischen Wellenleiters 42 wenigstens teilweise entlang einer Ebene ausgerichtet, die sich im wesentlichen senkrecht zu der elektrischen Feldlinie 72 erstreckt, die sich durch den ersten elektrooptischen Wellenleiter 42 in Fig. 2 erstreckt, d. h. parallel zu einem Richtungspfeil 82 und senkrecht zu der oberen optischen Substratoberfläche 69. Ferner sind die aktiven Moleküle des zweiten elektrooptischen Wellenleiters 44 wenigstens teilweise entlang einer Ebene ausgerichtet, die im wesentlichen parallel zu der elektrischen Feldlinie 74 ist, die sich durch den zweiten elektrooptischen Wellenleiter 74 in Fig. 2 erstreckt, d. h. parallel zu einem Richtungspfeil 84, der senkrecht zu dem Richtungspfeil 82 ist.
Wegen der Ausrichtung dieser aktiven Moleküle hat der Wellenleiterarm 42 einen elektrooptischen Koeffizienten r&sub1; entlang einer Ebene durch den Arm 42, die parallel mit dem Richtungspfeil 82 ist, und viel kleinere (wenigstens um eine Größenordnung) elektrooptische Koeffizienten entlang anderen Ebenen durch den Arm 42. Ferner hat der Wellenleiterarm 44 wegen der Ausrichtung der Moleküle einen elektrooptischen Koeffizienten r&sub2; entlang einer Ebene durch den Arm 44, die parallel mit dem Richtungspfeil 84 ist, und hat viel kleinere (wenigstens um eine Größenordnung) elektrooptische Koeffizienten entlang anderer Ebenen durch den Arm 44. Das Polen der Arme 42 und 44 wird vorzugsweise so ausgerichtet, daß r&sub1; = r&sub2; = r, wobei r ein vorbestimmter elektrooptischer Koeffizient ist. Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind deshalb die polymeren Wellenleiterarme 42 und 44 im wesentlichen mit gleichen elektrooptischen Koeffizienten entlang orthogonaler Ebenen ausgebildet.
Im Betrieb des Intensitätsmodulators 20 wird ein optisches Signal 28 an den Eingangsanschluß 26 über die SM-Faser 22 angekoppelt. Das Signal 22 wird in zwei im wesentlichen gleiche Signalteile aufgesplittet. Ein Teil ist mit dem Wellenleiterarm 42 über sein Ende 50 gekoppelt, und der andere Teil ist mit dem Wellenleiterarm 44 über sein Ende 52 gekoppelt. Nach dem Durchqueren der Wellenleiterarme 42 und 44 werden die Signalanteile über ihre entsprechenden Enden 56 und 58 an den Ausgangswellenleiter angekoppelt, wo sie sich kombinieren, um ein moduliertes Signal 29 zu bilden.
Die Polarisation des optischen Eingangssignals 28 ist in Fig. 3 durch einen Pfeil 28A dargestellt. Obwohl die Orientierung dieser Polarisation 28A nicht vorhersagbar ist, wird sie Vektorkomponenten 92 und 94 haben, die jeweils parallel mit den orthogonalen Richtungspfeilen 82 und 84 sind. Die Vektorkomponente 92 wird in dem Wellenleiterarm 42 phasenmoduliert sein, da (wie durch den Richtungspfeil 82 beispielhaft gezeigt) sie sich mit der Ebene des Arms 42 ausrichtet, der einen elektrooptischen Koeffizienten r hat, und sich auch mit dem modulierenden elektrischen Feld in dem Arm 42 ausrichtet. Da die Vektorkomponente 92 senkrecht zu der elektrooptischen Ebene und dem elektrischen Feld des Wellenleiterarms 44 ist, wird sie in diesem Arm im wesentlichen unmoduliert sein.
In einem ähnlichen Prozeß wird die Vektorkomponente 94 in dem Wellenleiterarm 44 phasenmoduliert sein, da (wie durch den Richtungspfeil 84 beispielhaft angegeben) sie sich mit der Ebene des Arms 44 ausrichtet, die einen elektrooptischen Koeffizienten r besitzt, und sich ferner mit dem modulierenden elektrischen Feld in dem Arm 44 ausrichtet. Da die Vektorkomponente 94 senkrecht zu der elektrooptischen Ebene und dem elektrischen Feld des Wellenleiterarms 42 ist, wird sie in diesem Arm im wesentlichen unmoduliert sein.
In Fig. 1 wird sich deshalb in bezug auf die Vektorkomponente 92 ein phasenmoduliertes Signal an dem Ende 56 des Wellenleiterarms 42 mit einem unmodulierten Signal an dem Ende 58 des Wellenleiterarms 44 kombinieren und ein erstes intensitätsmoduliertes Signal bilden. In bezug auf die Vektorkomponente 94 wird sich ein unmoduliertes Signal an dem Ende 56 des Wellenleiters 42 mit einem phasenmodulierten Signal an dem Ende 58 des Wellenleiterarms 44 kombinieren und ein zweites intensitätsmoduliertes Signal bilden. Die ersten und zweiten intensitätsmodulierten Signale kombinieren sich zu einem Ausgangssignal 29, das in Übereinstimmung mit einem elektrooptischen Koeffizienten r intensitätsmoduliert wurde. Gemäß einem Merkmal der Erfindung tritt dieser Vorgang auf unabhängig von der Orientierung der Polarisation 28A, d. h. der Intensitätsmodulator 20 ist polarisationsunempfindlich.
Mathematisch gesehen wird die nicht-vorhersagbare Polarisation 28A des optischen Feldes des Signals 28 eine Überlappung η&sub1; (Skalarprodukt) mit dem elektrischen Feld (entlang der Richtung 82) in dem Wellenleiterarm 42 haben, sowie eine Überlappung η&sub2; mit dem elektrischen Feld (entlang der Richtung 34) in dem Wellenleiterarm 44. Da η&sub1; + η&sub2; = 1, wird das Eingangssignal 28 phasenmoduliert sein gemäß der Gleichung:
Δφ = πN³rE(L/λ) (1)
solange die Wellenleiterarme 42 und 44 den selben Brechungsindex N (parallel zu den betreffenden Richtungspfeilen 82 und 84) haben, den selben elektrooptischen Koeffizienten r, die selbe elektrische Feldstärke E und die selbe Länge L des gepolten elektrooptischen Materials (X ist die optische Signalwellenlänge).
Die Gleichheit des elektrischen Feldes E wird durch eine geeignete raummäßige Anordnung zwischen den Elektroden 64, 66 und 68 und den Armen 42 und 44 erreicht, wozu eine Auswahl der Abstände 76 und 77 gehört. Die gleiche Länge L des elektrooptischen Wellenleiters wird durch eine geeignete Kontrolle des Polprozesses erzielt.
Wenn Δφ = π ist, dann wird die Rekombinationsinterferenz in dem Ausgangswellenleiter 48 ein vollständiges Abschneiden des Ausgangssignals 29 bewirken. Das elektrische Feld, das notwendig ist, um den Modulator 20 von vollständig auf auf vollständig aus umzuschalten, ist gegeben durch
Eπ = {2N&sub0;³r(L/λ)}&supmin;¹
Dieses elektrische Feld Eπ wird durch eine Schaltspannung Vπ erzeugt, die die Spannung am Generator 70 ist, die notwendig ist, um das Ausgangssignal 29 von voll an auf voll aus umzuschalten. Der Wert von Vπ hängt von der ausgewählten raummäßigen Anordnung zwischen den Elektroden 64, 66 und 68 und den Armen 42 und 44 ab (was die ausgewählte Größe der Abstände 76 und 77 einschließt).
Nachdem der Betrieb einer Modulatorausführung erläutert wurde, sei bemerkt, daß Gleichung (1) zeigt, daß der Modulator 20 polarisationsunempfindlich sein wird, solange Δφ in den Wellenleiterarmen 42 und 44 entlang ihrer betreffenden Richtungspfeile 82 und 84 gleich ist (alternativ, solange die Schaltspannung Vπ die gleiche in den Wellenleiterarmen 42 und 44 ist).
Deshalb können andere Ausführungen des Modulators 20 unterschiedliche Parameterwerte für die Wellenleiterarme 42 und 44 besitzen, z. B. unterschiedliche elektrooptische Koeffizienten r&sub1; und r&sub2;, unterschiedliche elektrische Felder E über den Wellenleiterarmen 42 und 44 und unterschiedliche Längen L von gepolten aktiven Molekülen. Es ist nur notwendig, daß diese Parameter so ausgewählt sind, daß das Δφ von Gleichung (1) im wesentlichen gleich in den Wellenleiterarmen 42 und 44 entlang ihren betreffenden Richtungspfeilen 82 und 84 ist (äquivalent dazu, daß die Schaltspannung Vπ entlang der Richtungspfeile 82 und 84 gleich ist). Zum Beispiel könnte r&sub1; größer als r&sub2; sein, solange das elektrische Feld E in dem Wellenleiterarm 44 entsprechend vergrößert wird. Bei Modulatorausführungen gemäß der Erfindung sind die Ebenen der elektrischen Felder und der elektrooptischen Koeffizienten der Wellenleiterarme 42 und 44 vorzugsweise senkrecht.
Eine andere Modulatorausführung 120 ist in Fig. 4 dargestellt. SM-Fasern 122 und 124 können jeweils mit einem Eingangsanschluß 126 und einem Ausgangsanschluß 127 des Modulators 120 gekoppelt sein. Die Modulatorausführung 120 ist dazu ausgebildet, ein optisches Signal 128 an ihrem Eingangsanschluß 126 anzunehmen und ein intensitätsmoduliertes optisches Signal 129 an ihrem Ausgangsanschluß 127 abzugeben, dessen Modulationstiefe unabhängig von der Polarisationsorientierung an dem Eingangsanschluß 126 ist.
Der Modulator 120 hat eine geschichtete Struktur, die ähnlich derjenigen des Modulators 20 ist. Eine elektrooptische polymere Schicht 130 ist zwischen einer oberen polymeren Deckschicht 132 und einer unteren polymeren Deckschicht 134 angeordnet. Diese polymeren Schichten sind auf einem Substrat 136 auf genommen.
Der Modulator 120 hat ein optisches Wellenleitersystem 140, das mit Verfahren hergestellt ist, die ähnlich denjenigen des Modulators 20 sind. Jedoch weist das Wellenleitersystem 140 eine obere Mach-Zehnder-Intensitätsmodulatorstruktur 142 und eine untere Mach-Zehnder-Intensitätsmodulatorstruktur 144 auf. Die obere Modulatorstruktur 142 hat Arme 145 und 146, die beide mit einem elektrooptischen Koeffizienten r in einer Ebene gepolt sind, die orthogonal zu dem Substrat 136 ist, d. h. eine Ebene, die ähnlich zu dem Richtungspfeil 82 von Fig. 2 orientiert ist. Im Gegensatz dazu hat die untere Modulatorstruktur 144 Arme 147 und 148, die beide gepolt sind, um einen elektrooptischen Koeffizienten r in einer Ebene zu haben, die parallel zu dem Substrat 136 ist, d. h. in einer Ebene, die ähnlich zu dem Richtungspfeil 84 gemäß Fig. 2 orientiert ist.
Das Wellenleitersystem 140 weist einen Modensplitter 150 und einen Modenkombinator 152 auf. Die obere Modulatorstruktur 142 und die untere Modulatorstruktur 144 sind jeweils an den Modensplitter 150 über Wellenleiter 153 und 154 gekoppelt. Sie sind jeweils mit dem Modenkombinator 152 über Wellenleiter 155 und 156 gekoppelt. Der Modensplitter 150 weist einen Wellenleiter 158 auf, der ihn an den Eingangsanschluß 126 koppelt, und der Modenkombinator 152 weist einen Wellenleiter 159 auf, der ihn an den Ausgangsanschluß 127 koppelt.
Ein Generatorsystem 160 für ein elektrisches Feld weist metallische Elektroden 164, 166 und 168 auf, die in bezug auf die Wellenleiterarme 145 und 146 ähnlich zu der Anordnung zwischen den Elektroden 64 und 66 und dem Arm 42 des Modulators 20 angeordnet sind. Das heißt in einem Verhältnis, das ein elektrisches Feld in beiden Armen 145 und 146 erzeugt, dass senkrecht zu dem Substrat 136 ist, d. h. ein Feld, das ähnlich wie der Richtungspfeil 82 gemäß Fig. 2 orientiert ist.
Dieses Generatorsystem 160 für ein elektrisches Feld hat ferner metallische Elektroden 174, 176 und 178, die in bezug auf die Wellenleiterarme 147 und 148 ähnlich zu der Beziehung zwischen den Elektroden 66 und 68 und dem Arm 44 des Modulators 20 angeordnet sind. Das heißt in einer Beziehung, die ein elektrisches Feld in beiden Armen 147 und 148 erzeugt, das parallel zu dem Substrat 136 ist, d. h. ein Feld, das ähnlich wie der Richtungspfeil 84 gemäß Fig. 2 orientiert ist. Das System 160 wird durch einen Spannungserzeuger 170, der eine Modulationsspannung Vm hat, versorgt.
Zwecks einfacher Darstellung sind die Bereiche der oberen Deckschicht 132, der elektrooptischen polymeren Schicht 130 und der unteren Deckschicht 134 in Fig. 3 entfernt, um das Erzeugungssystem 160 für das elektrische Feld besser darzustellen. Die Positionen von Elementen des Wellenleitersystems 140 in den entfernten Bereichen sind durch gestrichelte Linien angedeutet.
Der Modensplitter 150 ist eine herkömmliche Struktur (z. B. vgl. Yap, D. et al., "Passive TiLiNbO3 channel waveguide TE-TM mode splitter", Applied Physios Letters, Band 44, Nr. 6, 15. März 1984, S. 583-585), was einen Wellenleiterabschnitt 180 einschließt, der eine Breite 182 und eine Länge 184 hat. Die Breite 182 ist ausgewählt, um zwei Ausdehnungsmoden des Eingangssignals 128 zu unterstützen. Vorzugsweise sind diese die beiden niedrigsten Ausdehnungsmoden des Eingangssignals 128, die symmetrische und antisymmetrische Intensitätsverteilungen über dem Wellenleiter 180 haben. Falls das Signal 128 zum Beispiel eine fundamentale TE&sub1;&sub0;-Mode hat, wird die Wellenleiterbreite 182 ausgewählt, um die TE&sub1;&sub0; und die TE&sub2;&sub0;-Mode zu unterstützen. Da sich diese Moden entlang des Wellenleiters 180 mit unterschiedlichen Ausbreitungskonstanten fortbewegen, kombinieren sich ihre symmetrischen und antisymmetrischen Intensitätsverteilungen entlang des Wellenleiters 180 manchmal, um die elektromagnetische Energie in der oberen Hälfte des Wellenleiters 180 zu konzentrieren, und manchmal in der unteren Hälfte des Wellenleiters 180. Diese Konzentration ist periodisch, während sich die Energie entlang der Länge 184 bewegt.
Ferner hat der Unterschied in den Ausbreitungskonstanten einen Wert für eine erste Vektorkomponente der Polarisation des Eingangssignals 128, das parallel zu dem Substrat 136 ist (d. h. ähnlich wie der Richtungspfeil 82 gemäß Fig. 2 orientiert ist) und einen unterschiedlichen Wert für eine zweite Vektorkomponente des Eingangssignals 128, das parallel zu dem Substrat 136 ist (d. h. ähnlich orientiert wie der Richtungspfeil 84 gemäß Fig. 2). Demnach ist es möglich, die Längen 184 so auszuwählen, daß die erste Vektorkomponente in der oberen Hälfte des Wellenleiters 180 und die zweite Vektorkomponente in der unteren Hälfte des Wellenleiters 180 für Signalenergien ist, die sich an dem Ende des Wellenleiters 180 befinden, das mit den Wellenleitern 153 und 154 gekoppelt ist.
Somit wird sich im Betrieb des Modulators 120 die Polarisation der Signalenergie, die dem Mach-Zehnder-Modulator 142 zugeführt wird, mit der Ebene des elektrooptischen Koeffizienten und des modulierenden elektrischen Feldes in beiden Armen 145 und 146 ausrichten (d. h. in einer Ebene, die ähnlich wie der Richtungspfeil 82 gemäß Fig. 2 orientiert ist). Als Folge davon wird ein intensitätsmoduliertes Signal in den Wellenleiter 155 eingekoppelt. In einem ähnlichen Prozeß wird sich die Polarisation der Signalenergie, die dem Mach-Zehnder-Modulator 144 zugeführt wird, mit der Ebene des elektrooptischen Koeffizienten und des modulierenden elektrischen Feldes in beiden Armen 147 und 148 ausrichten (d. h. in einer Ebene, die ähnlich wie der Richtungspfeil 84 gemäß Fig. 2 orientiert ist).
Als Folge davon wird ein intensitätsmoduliertes Signal in den Wellenleiter 157 eingekoppelt.
Da der Modenkombinator 152 strukturell komplementär zu dem Modensplitter 150 ist, werden die modulierten Signale der Wellenleiter 155 und 157 zu dem Ausgangssignal 129 kombiniert, das die gleiche fundamentale Ausbreitungsmode wie das Eingangssignal 128 hat. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Modulationstiefe bei diesem Vorgang unempfindlich gegenüber der Orientierung der Polarisation des Eingangssignals 128. Es ist nur notwendig, daß (ähnlich wie bei dem Modulator 20 gemäß der Fig. 1 und 2) die Struktur und die Parameter (z. B. elektrooptische Koeffizienten, elektrische Feldstärken und Wellenleiterlängen der gepolten aktiven Moleküle) der Mach-Zehnder- Modulatoren 142 und 144 ausgewählt sind, im wesentlichen die gleichen Schaltspannungen Vπ zu haben.
Obwohl der Modulator 120 gemäß Fig. 3 ein wenig komplexer als der Modulator 20 gemäß den Fig. 1 und 2 ist, weist er eine höhere Modulationsempfindlichkeit auf, da Phasenmodulationen von umgekehrtem Vorzeichen in den Armen 145 und 146 des Modulators 142 (und in den Armen 147 und 148 des Modulators 144) erzeugt werden (ein "Stoß-Zug"-Prozeß). Im Gegensatz dazu wird eine Phasenmodulation bei dem Modulator 20 für jede Polarisationskomponente nur in einem der Arme 42 und 44 erzeugt.
Die Herstellschritte des Modulators 20 gemäß der Fig. 1 und 2 (oder des Modulators 120 gemäß Fig. 4) schließen die Auswahl eines elektrooptischen Polymers für die elektrooptische Schicht 30 ein. Solche Polymere enthalten typischerweise elektrooptische Chromophore, die physikalisch in polymeren Materialien, z. B. Polyimiden oder Acrylaten, aufgenommen sind. Grundsätzlich werden die Chromophore mit den Polymeren gemischt oder an den Polymeren als Seitenketten angebunden. Obwohl die elektrooptischen Koeffizienten solcher Polymere typischerweise niedriger als diejenigen von elektrooptischen Kristallen sind, hat der Trend der jüngsten Polymerentwicklungen den Unterschied verringert.
Die Substrate 36 könne aus unterschiedlichen herkömmlichen Isoliermaterialien bestehen, z. B. Silicon oder Quarz. Die Deckschicht 34 dient hauptsächlich dazu, die Wellenleiterarme 42 und 44 ausreichend von den Elektroden zu beabstanden, damit keine übermäßige elektromagnetische Energie aus den Armen 42 und 44 ausgekoppelt wird. Die Deckschicht 32 dient hauptsächlich dazu, den Modulator zu schützen und zu versiegeln. Das Material der Deckschichten kann eine Vielzahl von Polymeren sein, wie etwa Polyimide oder Acrylate. Die Schichten 30, 32 und 34 können in einem herkömmlichen Verfahren aufgebracht sein, z. B. durch Schleudern.
Die Elektroden 64, 66 und 68 können auf dem Substrat mit verschiedenen Metallen, z. B. Aluminium, Kupfer oder Gold, abgeschieden sein, z. B. durch Verdampfung oder durch Sputtern. Das Erzeugungssystem 60 für das elektrische Feld kann eine Vielzahl von Elektrodenausführungen aufweisen. Zum Beispiel können die Elektroden 64, 66 und 68 gemäß den Fig. 1 und 2 auf der oberen Deckschicht 32 angeordnet sein. Bei einer anderen Ausführung wird die gegenwärtige Elektrode 186 gemäß Fig. 5 anstelle der Elektrode 64 verwendet, um (mit der Elektrode 66) dem Wellenleiterarm 42 eine Modulationsspannung zuzuführen.
Bei einem beispielhaften Fotobleichverfahren zur Herstellung des Wellenleitersystems 40 wird eine ebene Schicht von elektrooptischem Material abgeschieden. Die Schicht wird dann ultraviolettem Licht durch eine Maske ausgesetzt, so daß nur die Wandbereiche belichtet und somit gebleicht werden. Der Brechungsindex des belichteten Wandmaterials wird durch das Bleichen reduziert, was Kernbereiche mit höherem Brechungsindex und Wandbereiche mit niedrigerem Brechungsindex erzeugt.
In einem beispielhaften Ätzprozeß zur Herstellung des Wellenleitersystems 40 wird eine ebene Schicht aus elektrooptischem Material maskiert und selektiv weggeätzt, so daß nur die Kernbereiche verbleiben. Eine zweite Schicht aus Deckmaterial, das einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern hat, wird aufgetragen, um die Ätzhohlräume zu füllen. Diese zweite Schicht kann (muß jedoch nicht notwendigerweise) das selbe Material wie die obere Deckschicht sein, z. B. die Schicht 32 in Fig. 2.
In Fig. 1 ist der Wandbereich jedes Wellenleiters durch die Wellenleiterkanten angedeutet, z. B. die gestrichelten Linien 42W des Wellenleiterarms 42, und der Kernbereich ist die Fläche 42C innerhalb der gestrichelten Linien 42W des Wellenleiterarms 42.
Obwohl somit der Kern und die Wandbereiche des Wellenleitersystems 40 aus elektrooptischen Polymeren bestehen, können Modulatorausführungen gebildet werden, bei denen nur die Kernbereiche aus einem elektrooptischen Polymer bestehen. Die Modulatorausführungen können auch die Enden 50, 52, 56 und 58 der Wellenleiterarme 42 und 44 und die Eingangs- und Ausgangswellenleiter 46 aus herkömmlichen Polymeren anstatt aus elektrooptischen Polymeren bilden.
Die Polspannung zum Erzeugen der Orientierung uni der Stärke der elektrooptischen Koeffizienten der Wellenleiterarme 42 und 44 kann zweckmäßigerweise vor dem Auftragen der Deckschicht 32 erzeugt werden. Im Falle des Wellenleiterarms 44 wird das Polfeld mittels einer Spannung über die Elektroden 66 und 68 erzeugt. Im Falle des Wellenleiterarms 42 wird das Polfeld über eine Spannung über der Elektrode 62 und einer temporären Elektrode 186 erzeugt, die über der elektrooptischen polymeren Schicht 30 abgeschieden wird, wie in Fig. 5 gezeigt. Nachdem das Polen der Wellenleiterarme 42 und 44 abgeschlossen ist, kann die temporäre Elektrode 186 entfernt werden, und die Deckschichten 32 gemäß Fig. 1 und 2 können aufgebracht werden.
Obwohl verschiedene beispielhafte Ausführungen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, werden den Fachleuten zahlreiche Abwandlungen und alternative Ausführungen einfallen. Solche Abwandlungen und alternative Ausführungen sind vorgesehen und können gemacht werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie dieser in den zugehörigen Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Polarisationsunempfindlicher Modulator zur Intensitätsmodulation eines optischen Signals (28; 128) mit einer Modulationsspannung, umfassend:

einen ersten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (42; 153), der aktive Moleküle aufweist, die wenigstens teilweise in einer ersten Richtung (82) ausgerichtet sind, wobei der erste elektrooptische polymere Wellenleiter (42; 153) ein Eingangsende (50) und ein Ausgangsende (56) besitzt;

einen zweiten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (44; 154), der aktive Moleküle aufweist, die wenigstens teilweise in einer zweiten Richtung (84) ausgerichtet ist, die von der ersten Richtung (82) abweicht, wobei der zweite elektrooptische polymere Wellenleiter (44; 154) ein Eingangsende (52) und ein Ausgangsende (58) aufweist;

wobei die Eingangsenden (50, 52) des ersten (42; 153) und des zweiten (44; 154) elektrooptischen polymeren Wellenleiters zusammengekoppelt sind, um einen Eingangsanschluß (26; 126) zu bilden;

wobei die Ausgangsenden (56, 58) des ersten (42; 153) und des zweiten (44; 154) elektrooptischen polymeren Wellenleiters miteinander zusammengekoppelt sind, um einen Ausgangsanschluß (27; 127) zu bilden, und

ein System (60; 160) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, das dazu ausgebildet ist, die modulierte Spannung zu erhalten und ein erstes elektrisches Feld (72) über dem ersten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (42; 153) zu erzeugen, das im wesentlichen parallel zu der ersten Richtung (82) ist, sowie ein zweites elektrisches Feld (74) über dem zweiten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (44; 154), das im wesentlichen parallel zu der zweiten Richtung (84) ist;

wobei das optische Signal (28; 128) von der Modulationsspannung moduliert wird, wenn die Modulationsspannung an das Erzeugungssystem (60; 160) für das elektrische Feld angelegt wird und das optische Signal (28; 128) an dem Eingangsanschluß (26; 126) erhalten wird und zu dem Ausgangsanschluß (27; 127) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß

das Erzeugungssystem (60; 160) für das elektrische Feld erste, zweite und dritte Elektroden (64, 66, 68) aufweist, die in koplanarer Anordnung angeordnet sind, und die angeordnet sind, um das erste elektrische Feld über der ersten und der zweiten Elektrode zu erzeugen, und um das zweite elektrische Feld über der zweiten und dritten Elektrode zu erzeugen.

2. Polarisationsunempfindlicher Modulator zur Intensitätsmodulation eines optisches Signals (18; 128) mit einer Modulationsspannung, umfassend:

einen Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator (20; 120), der einen Eingangsanschluß (26; 126), einen Ausgangsanschluß (27; 127) und erste und zweite Arme aufweist, die mit dem Einlaßanschluß (26; 126) und dem Ausgangsanschluß (27; 127) gekoppelt sind, wobei der erste Arm einen ersten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (42; 153) aufweist, der aktive Moleküle besitzt, die wenigstens teilweise in einer ersten Richtung (82) ausgerichtet sind, und wobei der zweite Arm einen zweiten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (44; 154) aufweist, der aktive Moleküle besitzt, die wenigstens teilweise in einer zweiten Richtung (84) ausgerichtet sind, die sich von der ersten Richtung (82) unterscheidet, und

ein Erzeugungssystem (60; 160) für ein elektrisches Feld, das angeordnet ist, um die Modulationsspannung zu erhalten und ein erstes elektrisches Feld (72) über dem ersten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (42; 153) zu erzeugen, das im wesentlichen parallel mit der ersten Richtung (82) ist, sowie ein zweites elektrisches Feld (74) über dem zweiten elektrooptischen polymeren Wellenleiter (44; 154) zu erzeugen, das im wesentlichen parallel mit der zweiten Richtung (84) ist;

wobei das optische Signal von der Modulationsspannung moduliert wird, wenn die Modulationsspannung an das Erzeugungssystem (60; 160) für das elektrische Feld angelegt wird und das optische Signal (28; 128) an dem Eingangsanschluß (26; 126) erhalten wird und zu dem Ausgangsanschluß (27; 127) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß

das Erzeugungssystem (60; 160) für das elektrische Feld erste, zweite und dritte Elektroden (64, 66, 68) aufweist, die in koplanarer Konfiguration angeordnet sind, und die positioniert sind, um das erste elektrische Feld über der ersten und der zweiten Elektrode zu erzeugen, und um das zweite elektrische Feld über der zweiten und dritten Elektrode zu erzeugen.

3. Polarisationsunempfindlicher Modulator zur Intensitätsmodulation eines optisches Signals (128) mit einer Modulationsspannung, umfassend:

einen ersten Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator (142), der einen Eingangsanschluß (153), einen Ausgangsanschluß (155) und erste (145) und zweite (146) elektrooptische polymere Wellenleiterarme aufweist, die zwischen dem Eingangsanschluß (153) und dem Ausgangsanschluß (155) angekoppelt sind, wobei jeder der Arme (145, 146) aktive Moleküle aufweist, die wenigstens teilweise in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, gekennzeichnet durch

einen zweiten Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator (144), der einen Eingangsanschluß (154), einen Ausgangsanschluß (156) und erste (147) und zweite (148) elektrooptische polymere Wellenleiterarme aufweist, die zwischen dem Eingangsanschluß (154) und dem Ausgangsanschluß (156) angekoppelt sind, wobei jeder der Arme (147, 148) aktive Moleküle aufweist, die wenigstens teilweise in einer zweiten Richtung ausgerichtet sind, die sich von der ersten Richtung unterscheidet;

einen Modensplitter (150), der dazu ausgebildet ist, das optische Signal (128) zu erhalten und erste und zweite optische Signale zu erzeugen, deren Polarisationen im wesentlichen parallel in bezug auf die erste und zweite Richtung sind, wobei der Modensplitter (150) dazu angeordnet ist, das erste optische Signal zu dem Eingangsanschluß (153) des ersten Mach-Zehnder- Intensitätsmodulators (142) zu koppeln, und um das zweite optische Signal zu dem Eingangsanschluß (154) des zweiten Mach- Zehnder-Intensitätsmodulators (144) zu koppeln;

einen Modenkombinator (152), der dazu ausgebildet ist, erste und zweite modulierte optische Signale mit Polarisationen zu erhalten, die im wesentlichen parallel in bezug auf die erste und zweite Richtung der Ausgangsanschlüsse (155, 156) des ersten (142) und des zweiten (144) Mach-Zehnder-Intensitätsmodulators sind, und der ferner dazu ausgebildet ist, ein moduliertes Ausgangssignal (129) zu erzeugen, das die Vektorsumme der ersten und zweiten modulierten optischen Signale ist; sowie

ein Erzeugungssystem (160) für ein elektrisches Feld, das dazu angeordnet ist, die modulierte Spannung zu erhalten und ein erstes elektrisches Feld über dem ersten (145) und dem zweiten (144) elektrooptischen polymeren Wellenleiter des ersten Mach-Zehnder-Intensitätsmodulators (142) zu erhalten, das im wesentlichen parallel mit der ersten Richtung ist, und um ein zweites elektrisches Feld über dem ersten (147) und dem zweiten (148) elektrooptischen polymeren Wellenleiter des zweiten Mach-Zehnder-Intensitätsmodulators (144) zu erzeugen, das im wesentlichen parallel zu der ersten Richtung ist;

wobei das optische Signal (128) von der Modulationsspannung moduliert wird, wenn die Modulationsspannung an das Erzeugungssystem (160) für das elektrische Feld angelegt wird und das optische Signal (128) von dem Modensplitter (150) erhalten wird und zu dem Modenkombinator (152) übertragen wird, wobei das Erzeugungssystem (160) für das elektrische Feld erste, zweite und dritte Elektroden (164, 166, 168) aufweist, die in koplanarer Konfiguration angeordnet sind, und die positioniert sind, um das erste elektrische Feld über der ersten und der zweiten Elektrode zu erzeugen, und um das zweite elektrische Feld über der zweiten und dritten Elektrode zu erzeugen.

4. Modulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Modensplitter (150) folgendes aufweist:

einen Wellenleiter (180) mit einem Eingang zum Erhalten des optischen Signals (128) und mit ersten und zweiten Ausgängen, wobei der Wellenleiter (180) dazu ausgebildet ist, eine fundamentale elektromagnetische Mode an dem Eingang zu erhalten und als Antwort darauf symmetrische und antisymmetrische elektromagnetische Moden zu erzeugen, die sich verbinden, um periodisch unterschiedliche Polarisationsenergien in den unterschiedlichen Bereichen des Wellenleiters (180) zu konzentrieren, wobei der Wellenleiter (180) eine Länge (184) aufweist, die ausgewählt ist, um unterschiedliche der Polarisationsenergien in unterschiedliche der ersten und zweiten Ausgänge zu leiten.

5. Modulator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (82) und die zweite (84) Richtung im wesentlichen senkrecht zueinander sind.