JP2002365596A - 複数の変調素子から成る変調器を備える光学送信器 - Google Patents
複数の変調素子から成る変調器を備える光学送信器Info
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変調器の光学的性能を低下させることなく容
量を小さくすること。 【解決手段】 本発明は、電気光学変調器３０が、光学
的に直列で結合されたＮ個の異なる制御電極を含むＮ個
の変調素子ＭＮを備えること、および制御電子回路５０
がＮ個の異なる出力にＮ個の同一の電気信号Ｑを供給す
ることができ、Ｎ個の出力のそれぞれが変調素子ＭＮの
Ｎ個の制御電極のそれぞれに接続されることを特徴とす
る、制御電子回路５０により制御される電気光学変調器
３０を備える光学送信器１００に関する。
量を小さくすること。 【解決手段】 本発明は、電気光学変調器３０が、光学
的に直列で結合されたＮ個の異なる制御電極を含むＮ個
の変調素子ＭＮを備えること、および制御電子回路５０
がＮ個の異なる出力にＮ個の同一の電気信号Ｑを供給す
ることができ、Ｎ個の出力のそれぞれが変調素子ＭＮの
Ｎ個の制御電極のそれぞれに接続されることを特徴とす
る、制御電子回路５０により制御される電気光学変調器
３０を備える光学送信器１００に関する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高ビットレート光送
信の分野に関する。そのような環境下にあっては、光学
構成部品の通過帯域を可能な限り大きくすることが重要
である。たとえばレーザのような光学送信器の場合、そ
うするための可能な解決方法は、通常、前記送信器に組
み合わされる光学変調器の固有容量を低減させることで
ある。より詳細には本発明は、モノリシック集積、すな
わち単一の集積回路チップ上に作製される光学構成部品
の範囲内に位置する。
信の分野に関する。そのような環境下にあっては、光学
構成部品の通過帯域を可能な限り大きくすることが重要
である。たとえばレーザのような光学送信器の場合、そ
うするための可能な解決方法は、通常、前記送信器に組
み合わされる光学変調器の固有容量を低減させることで
ある。より詳細には本発明は、モノリシック集積、すな
わち単一の集積回路チップ上に作製される光学構成部品
の範囲内に位置する。
【０００２】
【従来の技術】種々の光学変調器が存在する。電気吸収
変調器は、制御電圧を用いて、導波路を構成する材料の
吸収のピーク点を移動させることにより光波を振幅変調
する。２つの分岐で構成されるマッハ−ツェンダー変調
器は、２つの分岐の出口において干渉を発生させるため
に、少なくとも１つの分岐内の光波の位相を変調する。
少なくとも１つの分岐に対し制御電圧が印加され、もう
一方の分岐は場合によってはアースに接続される。
変調器は、制御電圧を用いて、導波路を構成する材料の
吸収のピーク点を移動させることにより光波を振幅変調
する。２つの分岐で構成されるマッハ−ツェンダー変調
器は、２つの分岐の出口において干渉を発生させるため
に、少なくとも１つの分岐内の光波の位相を変調する。
少なくとも１つの分岐に対し制御電圧が印加され、もう
一方の分岐は場合によってはアースに接続される。
【０００３】電気吸収光学変調器（ｅｌｅｃｔｒｏ−ａ
ｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｏｒを意味するＥ
ＡＭという略号で知られている）を図１に略図で示す。
このような変調器は、それ自体先行技術においてよく知
られている。このような変調器は、（たとえばＩｎＰ
の）半導体材料の基板１０上にリボン（メサ）状に作製
される導波路１１で構成される。導波路１１は、それぞ
れ異なる種類のキャリアでドープされた半導体材料の２
つの層で囲まれた固有半導体材料の活性層１２を含む。
導波路１１の吸収ピーク点を動作波長側に移動するため
に制御電圧が導波路１１に印加され、この電圧により、
導波路を通過する波の振幅変調を行うことができる。
ｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｏｒを意味するＥ
ＡＭという略号で知られている）を図１に略図で示す。
このような変調器は、それ自体先行技術においてよく知
られている。このような変調器は、（たとえばＩｎＰ
の）半導体材料の基板１０上にリボン（メサ）状に作製
される導波路１１で構成される。導波路１１は、それぞ
れ異なる種類のキャリアでドープされた半導体材料の２
つの層で囲まれた固有半導体材料の活性層１２を含む。
導波路１１の吸収ピーク点を動作波長側に移動するため
に制御電圧が導波路１１に印加され、この電圧により、
導波路を通過する波の振幅変調を行うことができる。
【０００４】変調器ＥＡＭの固有容量Ｃは式Ｃ＝εε０
（ｌ×Ｌ）／ｅで定義される。
（ｌ×Ｌ）／ｅで定義される。
【０００５】ここでｌとＬは、変調器の導波路１１のそ
れぞれ幅と長さであり、ｅは導波路１１の活性層１２の
厚さであり、εとε０はそれぞれ誘電定数を表す。
れぞれ幅と長さであり、ｅは導波路１１の活性層１２の
厚さであり、εとε０はそれぞれ誘電定数を表す。
【０００６】容量Ｃを低減させるためには、ｌまたはＬ
を少なくするか、ｅを大きくする必要がある。しかし、
物理的および光学的制約がこれらのパラメータにのしか
かる。
を少なくするか、ｅを大きくする必要がある。しかし、
物理的および光学的制約がこれらのパラメータにのしか
かる。
【０００７】まず、導波路１１内の波の伝播についての
光学的制約により導波路１１の幅ｌが固定される。次
に、製造上の制約、より詳細にはエピタキシの制約によ
り活性層１２の厚さｅが固定される。さらに、厚さｅを
大きくすることにより変調効果が低下するが、このこと
は求めるところのものではない。最後に、容量Ｃを低減
させるために導波路１１の長さＬが短縮されることがあ
る。しかしながら、長さＬをそのように短縮すると吸収
を低減することになり、同時に構成部品の性能も低下さ
せることになる。
光学的制約により導波路１１の幅ｌが固定される。次
に、製造上の制約、より詳細にはエピタキシの制約によ
り活性層１２の厚さｅが固定される。さらに、厚さｅを
大きくすることにより変調効果が低下するが、このこと
は求めるところのものではない。最後に、容量Ｃを低減
させるために導波路１１の長さＬが短縮されることがあ
る。しかしながら、長さＬをそのように短縮すると吸収
を低減することになり、同時に構成部品の性能も低下さ
せることになる。
【０００８】離散的マッハ−ツェンダー変調器の場合、
容量低減の問題は各分岐について同じであり、本発明に
より提案される解決方法が同様に適用される。
容量低減の問題は各分岐について同じであり、本発明に
より提案される解決方法が同様に適用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、引用
した不都合点を解決すること、すなわち、変調器の光学
的性能を低下させることなく容量を小さくすることであ
る。
した不都合点を解決すること、すなわち、変調器の光学
的性能を低下させることなく容量を小さくすることであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
は、複数の変調素子から成る電気光学変調器を備える光
学送信器であって、各素子が短い導波路長、すなわちそ
の分だけ少ない容量を有し、同じ制御電気信号によりそ
れぞれ制御される光学送信器を作製することを提案す
る。
は、複数の変調素子から成る電気光学変調器を備える光
学送信器であって、各素子が短い導波路長、すなわちそ
の分だけ少ない容量を有し、同じ制御電気信号によりそ
れぞれ制御される光学送信器を作製することを提案す
る。
【００１１】より詳細には本発明は、電気光学変調器
が、光学的に直列で結合されたＮ個の異なる制御電極を
含むＮ個の変調素子を備えること、および制御電子回路
がＮ個の異なる出力にＮ個の同一の電気信号を供給する
ことができ、Ｎ個の出力のそれぞれが変調素子のＮ個の
制御電極のそれぞれに接続されることを特徴とする、制
御電子回路により制御される電気光学変調器を備える光
学送信器に関する。適用によれば、変調素子は電気吸収
変調器またはマッハ−ツェンダー変調器である。
が、光学的に直列で結合されたＮ個の異なる制御電極を
含むＮ個の変調素子を備えること、および制御電子回路
がＮ個の異なる出力にＮ個の同一の電気信号を供給する
ことができ、Ｎ個の出力のそれぞれが変調素子のＮ個の
制御電極のそれぞれに接続されることを特徴とする、制
御電子回路により制御される電気光学変調器を備える光
学送信器に関する。適用によれば、変調素子は電気吸収
変調器またはマッハ−ツェンダー変調器である。
【００１２】実施形態によれば、制御電子回路は、１つ
またはＭ個の入力と同期したＮ個の出力を有するマルチ
プレクサ、または、増幅器である。
またはＭ個の入力と同期したＮ個の出力を有するマルチ
プレクサ、または、増幅器である。
【００１３】有利な特徴によれば、光学送信器はモノリ
シック集積構成部品である。
シック集積構成部品である。
【００１４】ある特徴によれば、制御電子回路は電気光
学変調器に組み込まれる。
学変調器に組み込まれる。
【００１５】本発明の他の特徴および長所は、非限定的
な例として示し、添付の図面を参照して行う以下の記述
を読むことにより明らかになろう。
な例として示し、添付の図面を参照して行う以下の記述
を読むことにより明らかになろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の目的は、高ビットレート
データ送信に必要な性能を有する電気光学変調器を備え
る光学送信器を作製することである。
データ送信に必要な性能を有する電気光学変調器を備え
る光学送信器を作製することである。
【００１７】変調器の容量を低減するための可能な方法
は、その導波路長を短縮することであることがわかっ
た。
は、その導波路長を短縮することであることがわかっ
た。
【００１８】したがって本発明は、長さが短くしたがっ
て容量が少ない複数の変調素子ＭＮで構成される変調器
を作製し、変調器内を伝播する光波の吸収の低下という
欠点を解消するために、これら素子を光学的に直列に配
置することを提案する。したがって、送信器から射出さ
れる光波の総吸収量は、直列接続された各変調素子内の
吸収量の和であるが、各素子の固有容量が少なくなるた
め、通過帯域は拡大される。
て容量が少ない複数の変調素子ＭＮで構成される変調器
を作製し、変調器内を伝播する光波の吸収の低下という
欠点を解消するために、これら素子を光学的に直列に配
置することを提案する。したがって、送信器から射出さ
れる光波の総吸収量は、直列接続された各変調素子内の
吸収量の和であるが、各素子の固有容量が少なくなるた
め、通過帯域は拡大される。
【００１９】本発明の実施の略図を図２に示す。例とし
て示したものは２つの変調素子Ｍ１およびＭ２を有する
が、本発明は、直列に配置されたＮ個の変調素子にも同
様に適用される。
て示したものは２つの変調素子Ｍ１およびＭ２を有する
が、本発明は、直列に配置されたＮ個の変調素子にも同
様に適用される。
【００２０】レーザ等の送信器１００は、波長λｃの連
続光源から変調光信号Ｓｍを発信する。送信器１００
は、光学的に直列に配置されたＮ個（例では２個）の変
調素子ＭＮ（Ｍ１、Ｍ２）から成る電気光学変調器３０
を含む。
続光源から変調光信号Ｓｍを発信する。送信器１００
は、光学的に直列に配置されたＮ個（例では２個）の変
調素子ＭＮ（Ｍ１、Ｍ２）から成る電気光学変調器３０
を含む。
【００２１】好ましい実施形態によれば、変調素子ＭＮ
は電気吸収変調器（ＥＡＭ）で構成される。しかしなが
ら本発明は、離散的マッハ−ツェンダー変調器（ＭＺ）
で構成される変調素子ＭＮにも適用される。
は電気吸収変調器（ＥＡＭ）で構成される。しかしなが
ら本発明は、離散的マッハ−ツェンダー変調器（ＭＺ）
で構成される変調素子ＭＮにも適用される。
【００２２】制御電気信号Ｑは各変調素子ＭＮの導波路
に印加される。制御電気信号Ｑは各変調素子ＭＮに対し
同じであって、素子ＭＮ間の光信号の遅れに同調した遅
れを有する。したがって変調器３０の変調素子ＭＮは電
気的に並列に配置される。
に印加される。制御電気信号Ｑは各変調素子ＭＮに対し
同じであって、素子ＭＮ間の光信号の遅れに同調した遅
れを有する。したがって変調器３０の変調素子ＭＮは電
気的に並列に配置される。
【００２３】この目的のため、変調器３０は、１つの入
力Ｅと同期したＮ個の出力Ｑを有する電子回路５０によ
り制御される。このような制御回路５０は先行技術にお
いて知られており、当業者であれば容易に作製すること
が可能である。たとえば１つの入力とＮ個の出力を有す
るマルチプレクサ、あるいは入力側において小さい振幅
（たとえば０．４ボルト）の電気信号を受信し、Ｎ個の
制御同期電気信号Ｑ（たとえば３ないし４ボルト）を出
力する増幅回路がある。そのような増幅回路は特にＧ．
Ｍａｒｔｉｎ、 Ｅ．Ｖｅｒｇｎｏｌ、 Ａ．Ｃａｒｅ
ｎｃｏ、 およびＡ．Ｒａｍｄａｎｅの「Ｓｈｏｒｔ
ｏｐｔｉｃａｌ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ａｔ ２０ ＧＨＺ ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ
ｕｓｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｌａｓｅｒ −
ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ − ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」とい
う題名の刊行物ＥＣＯＣ２０００、２０００年９月、ミ
ュンヘンにおいて記述されている。
力Ｅと同期したＮ個の出力Ｑを有する電子回路５０によ
り制御される。このような制御回路５０は先行技術にお
いて知られており、当業者であれば容易に作製すること
が可能である。たとえば１つの入力とＮ個の出力を有す
るマルチプレクサ、あるいは入力側において小さい振幅
（たとえば０．４ボルト）の電気信号を受信し、Ｎ個の
制御同期電気信号Ｑ（たとえば３ないし４ボルト）を出
力する増幅回路がある。そのような増幅回路は特にＧ．
Ｍａｒｔｉｎ、 Ｅ．Ｖｅｒｇｎｏｌ、 Ａ．Ｃａｒｅ
ｎｃｏ、 およびＡ．Ｒａｍｄａｎｅの「Ｓｈｏｒｔ
ｏｐｔｉｃａｌ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ａｔ ２０ ＧＨＺ ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ
ｕｓｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｌａｓｅｒ −
ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ − ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」とい
う題名の刊行物ＥＣＯＣ２０００、２０００年９月、ミ
ュンヘンにおいて記述されている。
【００２４】本発明によれば、変調器３０と制御電子回
路５０とは同じ集積回路チップ上に組み込まれる。特
に、変調器は送信器１００に組み込むことができる。光
学構成部品１００のこのようなモノリシック集積によ
り、光波の位相外れの問題を防ぐことができる。送信器
との変調素子ＭＮのこのようなモノリシック集積が可能
であるのは、各変調素子が同じ平行電気信号で制御され
るからであり、それにより、変調素子および送信器に共
通なアース電極が実現する。
路５０とは同じ集積回路チップ上に組み込まれる。特
に、変調器は送信器１００に組み込むことができる。光
学構成部品１００のこのようなモノリシック集積によ
り、光波の位相外れの問題を防ぐことができる。送信器
との変調素子ＭＮのこのようなモノリシック集積が可能
であるのは、各変調素子が同じ平行電気信号で制御され
るからであり、それにより、変調素子および送信器に共
通なアース電極が実現する。
【００２５】本発明の図示例によれば、このように、長
さＬで容量Ｃの変調器は、長さＬ／２の２つの変調素子
Ｍ１およびＭ２に置き換えられた。その結果、変調器３
０の全長は２×Ｌ／２、すなわちＬとなり、吸収率の損
失はなかったことになるとともに、これら２つの変調素
子Ｍ１およびＭ２を直列配置にしたことにより変調器Ｍ
の固有容量がＣ／２に低減され、したがって送信器１０
０の通過帯域が拡大した。
さＬで容量Ｃの変調器は、長さＬ／２の２つの変調素子
Ｍ１およびＭ２に置き換えられた。その結果、変調器３
０の全長は２×Ｌ／２、すなわちＬとなり、吸収率の損
失はなかったことになるとともに、これら２つの変調素
子Ｍ１およびＭ２を直列配置にしたことにより変調器Ｍ
の固有容量がＣ／２に低減され、したがって送信器１０
０の通過帯域が拡大した。
【図１】先行技術の知られている電気吸収変調器の略図
である。
である。
【図２】本発明による光学送信器の構造の略図である。
１０ 基板 １１ 導波路 １２ 活性層 ３０ 電気光学変調器 ５０ 制御電子回路 １００ 光学送信器 Ｅ 入力 ｅ 活性層の厚さ Ｌ 導波路の長さ ｌ 導波路の幅 Ｍ１、Ｍ２ 変調素子 Ｑ 制御電気信号 Ｓｍ 変調光信号 λｃ 波長
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 AA13 BA01 BA03 CA05 DA02 DA16 EA05 EA07 EB15 FA03 GA01 HA15
Claims (7)
- 【請求項１】 変調器（３０）が、光学的に直列に結合
されたＮ個の異なる制御電極を含むＮ個の変調素子（Ｍ
Ｎ）を備えること、および制御電子回路（５０）がＮ個
の異なる出力にＮ個の同一の電気信号（Ｑ）を供給する
ことができ、Ｎ個の出力のそれぞれが変調素子（ＭＮ）
のＮ個の制御電極のそれぞれに接続されることを特徴と
する、制御電子回路（５０）により制御される電気光学
変調器（３０）を備える光学送信器（１００）。 - 【請求項２】 変調素子（ＭＮ）が電気吸収変調器（Ｅ
ＡＭ）であることを特徴とする請求項１に記載の光学送
信器。 - 【請求項３】 変調素子（ＭＮ）が離散的マッハ−ツェ
ンダー変調器（ＭＺ）であることを特徴とする請求項１
に記載の光学送信器。 - 【請求項４】 制御電子回路（５０）が、Ｍ個の入力と
同期したＮ個の出力を有するマルチプレクサであること
を特徴とする請求項１に記載の光学送信器。 - 【請求項５】 制御電子回路（５０）が、１つの入力と
同期したＮ個の出力を有する増幅器であることを特徴と
する請求項１に記載の光学送信器。 - 【請求項６】 光学送信器がモノリシック集積構成部品
であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項
に記載の光学送信器。 - 【請求項７】 制御電子回路が電気光学変調器に組み込
まれることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項
に記載の光学送信器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0105758A FR2824152B1 (fr) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | Emetteur optique comprenant un modulateur compose d'une pluralite d'elements de modulation |
| FR0105758 | 2001-04-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002365596A true JP2002365596A (ja) | 2002-12-18 |
Family
ID=8862814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002123707A Withdrawn JP2002365596A (ja) | 2001-04-27 | 2002-04-25 | 複数の変調素子から成る変調器を備える光学送信器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020159665A1 (ja) |
| EP (1) | EP1253462B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002365596A (ja) |
| CN (1) | CN1453943A (ja) |
| AT (1) | ATE413626T1 (ja) |
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