JP2003255283A - マッハツェンダ型光変調器 - Google Patents
マッハツェンダ型光変調器Info
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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
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F2201/16—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 series; tandem
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドライバ信号速度のより大きい伝送速度を実
現すると共に、多値化により伝送速度はそのままに単一
ドライバの整数倍の情報伝送を実現する。 【解決手段】 複数の光導波路分岐を有し、同様に複数
のマッハツェンダ変調器部を有することで、各々の変調
基部を駆動する変調信号の伝搬遅延を利用して、この遅
延時間に比例した伝送速度を実現する。これにより、変
調信号を発生、伝搬させる電気的特性を有するＩＣ、伝
送線路基板等の遮断周波数よりも高い周波数を有する伝
送信号を光ＭＵＸ（マルチ・プレクサ）の様な形で実現
可能とする。
現すると共に、多値化により伝送速度はそのままに単一
ドライバの整数倍の情報伝送を実現する。 【解決手段】 複数の光導波路分岐を有し、同様に複数
のマッハツェンダ変調器部を有することで、各々の変調
基部を駆動する変調信号の伝搬遅延を利用して、この遅
延時間に比例した伝送速度を実現する。これにより、変
調信号を発生、伝搬させる電気的特性を有するＩＣ、伝
送線路基板等の遮断周波数よりも高い周波数を有する伝
送信号を光ＭＵＸ（マルチ・プレクサ）の様な形で実現
可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光伝送モジュールに
おける変調器に係り、特にマッハツェンダ型光変調器に
関する。
おける変調器に係り、特にマッハツェンダ型光変調器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光伝送モジュール用の変調器とし
ては、電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｂｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ）、マッハツェンダ干渉計型が知られてい
る。ここで、電界吸収型変調器は、導波路を伝搬する光
に対して、変調信号電圧を加えると、これによって発生
する電界が媒体中の電界吸収係数を変化させ、光を遮断
する仕組みを利用した変調器である。一方マッハツェン
ダ干渉計型は、導波路を伝搬する光を２手に分岐し、各
々の中心に変調信号電流を流した時、２本の導波路を挟
む対抗側に用意したグランドとの間で逆相の磁界が発生
し、これにより各々の経路を伝搬する光の位相は逆相と
なり、後に合成されるときに打ち消すことになる。この
仕組みを利用した変調器がマッハツェンダ変調器であ
る。
ては、電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｂｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ）、マッハツェンダ干渉計型が知られてい
る。ここで、電界吸収型変調器は、導波路を伝搬する光
に対して、変調信号電圧を加えると、これによって発生
する電界が媒体中の電界吸収係数を変化させ、光を遮断
する仕組みを利用した変調器である。一方マッハツェン
ダ干渉計型は、導波路を伝搬する光を２手に分岐し、各
々の中心に変調信号電流を流した時、２本の導波路を挟
む対抗側に用意したグランドとの間で逆相の磁界が発生
し、これにより各々の経路を伝搬する光の位相は逆相と
なり、後に合成されるときに打ち消すことになる。この
仕組みを利用した変調器がマッハツェンダ変調器であ
る。
【０００３】図１０〜図１２は従来のマッハツェンダ型
変調器の概略構成を示す模式図である。図において、光
導波路１０１に導波された光は、光導波路の分岐１０２
で２つの光導波路１１７ａ、１１７ｂに分けられ、各々
の光導波路１１７ａ、１１７ｂを伝搬する光は、変調信
号発生器１０３が発生する変調信号により、電極１０４
とグランド１０５ａ、１０５ｂの間に発生する電界によ
って位相が変化される。ここで、変調信号発生器１０３
がＯＦＦの場合を図１１に、ＯＮの場合を図１２に示
す。ここで、図１１に示す変調信号発生器１０３がＯＦ
Ｆの場合、各々の導波路を伝搬する光は、分岐１０２で
分波された時と同様、変化無く、合流点１０６で合流さ
れることから、変調器前後での光信号に変化は無い。一
方、図１２に示す変調信号発生器１０３がＯＮの場合、
電極１０４とグランド１０５ａ、電極１０４とグランド
１０５ｂ間の電界により導波路中の屈折率が変化するこ
と（ポッケルス効果）で、各々の導波路１１７ａ、１１
７ｂを伝搬する光の位相に±９０度のズレを生じ、合流
点１０６で各々の光が位相差１８０度となり打ち消し合
う。このため、光に変調信号を与えることができる。し
かし、この単一のマッハツェンダ変調器では、ドライバ
の速度が上限となる。
変調器の概略構成を示す模式図である。図において、光
導波路１０１に導波された光は、光導波路の分岐１０２
で２つの光導波路１１７ａ、１１７ｂに分けられ、各々
の光導波路１１７ａ、１１７ｂを伝搬する光は、変調信
号発生器１０３が発生する変調信号により、電極１０４
とグランド１０５ａ、１０５ｂの間に発生する電界によ
って位相が変化される。ここで、変調信号発生器１０３
がＯＦＦの場合を図１１に、ＯＮの場合を図１２に示
す。ここで、図１１に示す変調信号発生器１０３がＯＦ
Ｆの場合、各々の導波路を伝搬する光は、分岐１０２で
分波された時と同様、変化無く、合流点１０６で合流さ
れることから、変調器前後での光信号に変化は無い。一
方、図１２に示す変調信号発生器１０３がＯＮの場合、
電極１０４とグランド１０５ａ、電極１０４とグランド
１０５ｂ間の電界により導波路中の屈折率が変化するこ
と（ポッケルス効果）で、各々の導波路１１７ａ、１１
７ｂを伝搬する光の位相に±９０度のズレを生じ、合流
点１０６で各々の光が位相差１８０度となり打ち消し合
う。このため、光に変調信号を与えることができる。し
かし、この単一のマッハツェンダ変調器では、ドライバ
の速度が上限となる。
【０００４】特開平１０−１１２６８８号公報には、半
導体レーザと光強度変調器と光位相変調器を従属接続
し、分岐した一方の信号を光強度変調し、他方の信号を
光位相変調するデュオバイナリ信号の生成方法が示され
ている。
導体レーザと光強度変調器と光位相変調器を従属接続
し、分岐した一方の信号を光強度変調し、他方の信号を
光位相変調するデュオバイナリ信号の生成方法が示され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の、上記いずれの
方式においても、変調器を駆動するドライバ信号よりも
早い伝送速度は実現出来ず、また光が通過するか遮断さ
れるかのどちらかとなるため、振幅の多値化も不可能で
あった。このため、例えば４０Ｇｂｐｓを越えるような
高速信号伝搬においては、レーザ・ダイオード（ＬＤ）
や光ファイバ等の特性によらず、駆動するドライバ回
路、もしくはその信号を変調器へと伝搬するための線路
によって制約されていた。
方式においても、変調器を駆動するドライバ信号よりも
早い伝送速度は実現出来ず、また光が通過するか遮断さ
れるかのどちらかとなるため、振幅の多値化も不可能で
あった。このため、例えば４０Ｇｂｐｓを越えるような
高速信号伝搬においては、レーザ・ダイオード（ＬＤ）
や光ファイバ等の特性によらず、駆動するドライバ回
路、もしくはその信号を変調器へと伝搬するための線路
によって制約されていた。
【０００６】特開平１０−１１２６８８号公報記載では
光を位相変調しているために、長距離を光ファイバで伝
送する場合、位相が変化して光信号を正確に再生するこ
とが困難である。
光を位相変調しているために、長距離を光ファイバで伝
送する場合、位相が変化して光信号を正確に再生するこ
とが困難である。
【０００７】本発明の目的は、これらの問題を解決する
ために、ドライバ回路や伝送線路は従来のまま、変調器
を光ＭＵＸ（マルチ・プレクサ）の様に用い、ドライバ
回路１つが発生する信号の整数倍の信号を変調器出力と
して、一定時間に伝送できる情報量を増加させることが
できるマッハツェンダ型光変調器を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、伝送速度は変わらないが、振
幅の多値化により、伝送情報量を増大させることができ
るマッハツェンだ型光変調器を提供することにある。
ために、ドライバ回路や伝送線路は従来のまま、変調器
を光ＭＵＸ（マルチ・プレクサ）の様に用い、ドライバ
回路１つが発生する信号の整数倍の信号を変調器出力と
して、一定時間に伝送できる情報量を増加させることが
できるマッハツェンダ型光変調器を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、伝送速度は変わらないが、振
幅の多値化により、伝送情報量を増大させることができ
るマッハツェンだ型光変調器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、第１の発明では、マッハツェンダ型光変調器
は、第１及び第２の光導波路に導かれた光を位相が逆に
なるように変調する第１の変調信号発生器と、第３及び
第４の光導波路に導かれた光を位相が互いに逆になるよ
うに変調する第２の変調信号発生器と、該第１及び該第
２の変調信号発生器の変調信号より伝送速度又は情報伝
送量を増加させる。
ために、第１の発明では、マッハツェンダ型光変調器
は、第１及び第２の光導波路に導かれた光を位相が逆に
なるように変調する第１の変調信号発生器と、第３及び
第４の光導波路に導かれた光を位相が互いに逆になるよ
うに変調する第２の変調信号発生器と、該第１及び該第
２の変調信号発生器の変調信号より伝送速度又は情報伝
送量を増加させる。
【０００９】第１の発明において、該第１の変調信号発
生器から発生される第１の変調信号と該第２の変調信号
発生器から発生される第２の変調信号の間で位相ずれを
発生させる手段を設け、該第１及び該第２の光導波路で
変調された光信号と、該第３及び該第４の光導波路で変
調された光信号との間の位相を変化させた後、合成して
出力する。または、該第１の変調信号発生器から発生さ
れる第１の変調信号と該第２の変調信号発生器から発生
される第２の変調信号の間で位相ずれを発生させる手段
を設け、該第３の光導波路は該第１及び該第２の光導波
路を合流した光導波路である。または、該第１及び該第
２の光導波路を通過する光の光量と該第３及び該第４の
光導波路を通過する光の光量とを異なる量とし、該第
１、該第２、該第３及び該第４の光導波路を合流して出
力する。
生器から発生される第１の変調信号と該第２の変調信号
発生器から発生される第２の変調信号の間で位相ずれを
発生させる手段を設け、該第１及び該第２の光導波路で
変調された光信号と、該第３及び該第４の光導波路で変
調された光信号との間の位相を変化させた後、合成して
出力する。または、該第１の変調信号発生器から発生さ
れる第１の変調信号と該第２の変調信号発生器から発生
される第２の変調信号の間で位相ずれを発生させる手段
を設け、該第３の光導波路は該第１及び該第２の光導波
路を合流した光導波路である。または、該第１及び該第
２の光導波路を通過する光の光量と該第３及び該第４の
光導波路を通過する光の光量とを異なる量とし、該第
１、該第２、該第３及び該第４の光導波路を合流して出
力する。
【００１０】第２の発明では、マッハツェンダ型光変調
器は、印加される変調電圧に従って光導波路を伝搬する
光を変調するマッハツェンダ型光変調器であって、該光
導波路が少なくとも２つ以上複数の分岐を有し、該変調
電圧に従って光導波路を伝搬する光を変調するマッハツ
ェンダ光変調部を少なくとも２つ以上複数有する。
器は、印加される変調電圧に従って光導波路を伝搬する
光を変調するマッハツェンダ型光変調器であって、該光
導波路が少なくとも２つ以上複数の分岐を有し、該変調
電圧に従って光導波路を伝搬する光を変調するマッハツ
ェンダ光変調部を少なくとも２つ以上複数有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、実
施例を用い、図を参照して説明する。以下、本発明の第
１の実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第１の
実施例を示す模式図である。また、図２は図１の各光導
波路における光の振幅と位相を示す図であり、横軸は時
間ｔを、縦軸は、-１８０°、-９０°、０°、９０°、
１８０°の位相と、１、２、３、４の振幅を示す。位相
は点線で、振幅は実線で示す。
施例を用い、図を参照して説明する。以下、本発明の第
１の実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第１の
実施例を示す模式図である。また、図２は図１の各光導
波路における光の振幅と位相を示す図であり、横軸は時
間ｔを、縦軸は、-１８０°、-９０°、０°、９０°、
１８０°の位相と、１、２、３、４の振幅を示す。位相
は点線で、振幅は実線で示す。
【００１２】図１の光導波路１０１に導波された光は図
２（ａ）に示すように、単位４の振幅を持ち、位相が０
である信号、即ち、振幅４位相０の信号（＃１）であ
る。この信号は光導波路の分岐１０２ａで２つに分けら
れ、光導波路１１８ａ、１１８ｂに導かれる。光導波路
１１８ａ、１１８ｂの各々の信号は図２（ｂ）に示すよ
うに、単位２の振幅を持ち、位相が０である、振幅２位
相０信号（＃２）、（＃３）の光となる。これらの光
は、さらに光導波路に設けられた分岐１０２ｂ、１０２
ｃで各々２つに分けられ、分岐１０２ｂで分けられた光
は、光導波路１１９ａ、１１９ｂに導波され、変調信号
発生器１０３ａから発生された変調信号によって、電極
１０４ａとグランド１０５ａの間、電極１０４ｂとグラ
ンド１０５ｂの間に電界が発生され、その電界によって
位相が変化される。光導波路１１９ａの信号は図２
（ｃ）に示すように、振幅１、位相０、又は−０．５π
の信号（＃４）となり、光導波路１１９ｂの信号は、図
２（ｄ）に示すように、振幅１、位相０、又は０．５π
（０／０．５π）の信号（＃５）となる。
２（ａ）に示すように、単位４の振幅を持ち、位相が０
である信号、即ち、振幅４位相０の信号（＃１）であ
る。この信号は光導波路の分岐１０２ａで２つに分けら
れ、光導波路１１８ａ、１１８ｂに導かれる。光導波路
１１８ａ、１１８ｂの各々の信号は図２（ｂ）に示すよ
うに、単位２の振幅を持ち、位相が０である、振幅２位
相０信号（＃２）、（＃３）の光となる。これらの光
は、さらに光導波路に設けられた分岐１０２ｂ、１０２
ｃで各々２つに分けられ、分岐１０２ｂで分けられた光
は、光導波路１１９ａ、１１９ｂに導波され、変調信号
発生器１０３ａから発生された変調信号によって、電極
１０４ａとグランド１０５ａの間、電極１０４ｂとグラ
ンド１０５ｂの間に電界が発生され、その電界によって
位相が変化される。光導波路１１９ａの信号は図２
（ｃ）に示すように、振幅１、位相０、又は−０．５π
の信号（＃４）となり、光導波路１１９ｂの信号は、図
２（ｄ）に示すように、振幅１、位相０、又は０．５π
（０／０．５π）の信号（＃５）となる。
【００１３】同様に、分岐１０２ｃで分けられた光は、
それぞれ光導波路１１９ｃ、１１９ｄで、変調信号発生
器１０３ａの変調信号に対して１／２クロック分の時間
的にズレを持つ変調信号発生器１０３ｂからの変調信号
によって電極１０４ｂとグランド１０６ａの間、電極１
０４ｂとグランド１０６ｂの間に発生する電界によって
位相が変化する。
それぞれ光導波路１１９ｃ、１１９ｄで、変調信号発生
器１０３ａの変調信号に対して１／２クロック分の時間
的にズレを持つ変調信号発生器１０３ｂからの変調信号
によって電極１０４ｂとグランド１０６ａの間、電極１
０４ｂとグランド１０６ｂの間に発生する電界によって
位相が変化する。
【００１４】ここで、変調信号信号発生器１０３ａの変
調信号に対して変調信号発生器１０３ｂからの変調信号
に時間的にズレを持たせる手段について図３及び図４を
用いて説明する。図３は本発明によるマッハツェンダ型
光変調器において、変調信号の位相を遅らせるための一
実施例を示す模式図である。図に示すように、例えば、
同調した変調信号発生器から変調器駆動信号端子９０１
ａ、９０１ｂに同調したままの状態で入力し、電極１０
４ａ、１０４ｂまでの信号伝送線路１００５ａ、１００
５ｂの各々の長さＬおよびＬ’の差から位相遅れを発生
させることが可能である。信号伝送路１００５ｂの長さ
Ｌ’が信号伝送路１００５ａの長さＬよりも長い場合、
信号伝送路１００５ｂを通過した変調信号の位相を遅延
させることができる。
調信号に対して変調信号発生器１０３ｂからの変調信号
に時間的にズレを持たせる手段について図３及び図４を
用いて説明する。図３は本発明によるマッハツェンダ型
光変調器において、変調信号の位相を遅らせるための一
実施例を示す模式図である。図に示すように、例えば、
同調した変調信号発生器から変調器駆動信号端子９０１
ａ、９０１ｂに同調したままの状態で入力し、電極１０
４ａ、１０４ｂまでの信号伝送線路１００５ａ、１００
５ｂの各々の長さＬおよびＬ’の差から位相遅れを発生
させることが可能である。信号伝送路１００５ｂの長さ
Ｌ’が信号伝送路１００５ａの長さＬよりも長い場合、
信号伝送路１００５ｂを通過した変調信号の位相を遅延
させることができる。
【００１５】図４は信号伝送路の長さの相違による変調
信号の位相遅れを説明するための波形図である。図３に
示す様に、信号伝送線路１００５ａ、１００５ｂの各々
の長さＬおよびＬ’に差が有ると長いほうの信号伝送路
１００５ｂを通る信号の位相が遅れる。図４のαはこの
遅れを示している。従って、信号伝送線路１００５ａ、
１００５ｂの各々の長さＬおよびＬ’を選択することに
よって、図１の変調信号発生器１０３ａの変調信号に対
して変調信号発生器１０３ｂの変調信号は１／２クロッ
ク分の位相遅れが生じる。このように、同調した変調信
号１００１から信号伝送線路１００５ａ、１００５ｂの
各々の長さＬおよびＬ’の差に応じた変調信号１００２
ａ、１００２ｂが生じ、時間的なズレを持つ信号が発生
することがわかる。
信号の位相遅れを説明するための波形図である。図３に
示す様に、信号伝送線路１００５ａ、１００５ｂの各々
の長さＬおよびＬ’に差が有ると長いほうの信号伝送路
１００５ｂを通る信号の位相が遅れる。図４のαはこの
遅れを示している。従って、信号伝送線路１００５ａ、
１００５ｂの各々の長さＬおよびＬ’を選択することに
よって、図１の変調信号発生器１０３ａの変調信号に対
して変調信号発生器１０３ｂの変調信号は１／２クロッ
ク分の位相遅れが生じる。このように、同調した変調信
号１００１から信号伝送線路１００５ａ、１００５ｂの
各々の長さＬおよびＬ’の差に応じた変調信号１００２
ａ、１００２ｂが生じ、時間的なズレを持つ信号が発生
することがわかる。
【００１６】図１に戻って説明する。光導波路１１９ｃ
の光信号は図２（ｅ）に示すように、振幅が１で、位相
が０又は−０．５πの信号（＃６）となり、光導波路１
１９ｄの信号は、図２（ｆ）で示すように、振幅が１、
位相が０又は０．５π（＃７）となる。本実施例では、
変調信号発生器１０３ｂの変調信号は光導波路１１９ｃ
の光信号を、位相が０、−０．５π、０、−０．５π、
−０．５πと変化するように変調し、光導波路１１９ｃ
の光信号を、位相が０、０．５π、０、０．５π、０．
５πと変化するように変調している。この位相の変化は
単に一例であり、データの内容によって、いろいろ変化
する。光導波路１１９ａ、光導波路１１９ｂの信号は合
流点１０７ａで合流し、光導波路１１９ｃ、光導波路１
１９ｄの信号は合流点１０７ｂで合流し、その光信号は
それぞれ図２（ｇ）、（ｈ）に示すように振幅が２、位
相が０の信号（＃８）、（＃９）となる。これらの信号
は、常に一定の信号１０８によって、電極１０９とグラ
ンド１１０ａの間、電極１０９とグランド１１０ｂの間
に発生する電界によって、図２（ｉ）、（ｊ）に示すよ
うに、各々±０．５πの位相差をつけられた信号（＃１
０）、（＃１１）となり、これらの信号が合流点１０７
ｃで合流する際、両方の信号に振幅がある場合は、各々
の位相差が±πとなり打ち消すことになる。また、一方
の信号にしか振幅が無い場合は、位相差が±πでも打ち
消すことが出来ず、振幅が２のまま残る。このため、光
導波路１１１から出力される信号は、図２（ｋ）に示す
ように、振幅２位相±０．５πの信号（＃１２）とな
る。これは、変調信号発生器１０３ａ、１０３ｂから発
生される変調信号の２倍の速度となり、変調信号の電気
的制限を越えた光信号を発生することを可能にする。さ
らに、マッハツェンダ変調器を多段に設けることで整数
倍の信号を発生することも可能である。例えば、信号＃
８と信号＃９を加算することによって、２、４の振幅を
持つ光信号を得ることができる。
の光信号は図２（ｅ）に示すように、振幅が１で、位相
が０又は−０．５πの信号（＃６）となり、光導波路１
１９ｄの信号は、図２（ｆ）で示すように、振幅が１、
位相が０又は０．５π（＃７）となる。本実施例では、
変調信号発生器１０３ｂの変調信号は光導波路１１９ｃ
の光信号を、位相が０、−０．５π、０、−０．５π、
−０．５πと変化するように変調し、光導波路１１９ｃ
の光信号を、位相が０、０．５π、０、０．５π、０．
５πと変化するように変調している。この位相の変化は
単に一例であり、データの内容によって、いろいろ変化
する。光導波路１１９ａ、光導波路１１９ｂの信号は合
流点１０７ａで合流し、光導波路１１９ｃ、光導波路１
１９ｄの信号は合流点１０７ｂで合流し、その光信号は
それぞれ図２（ｇ）、（ｈ）に示すように振幅が２、位
相が０の信号（＃８）、（＃９）となる。これらの信号
は、常に一定の信号１０８によって、電極１０９とグラ
ンド１１０ａの間、電極１０９とグランド１１０ｂの間
に発生する電界によって、図２（ｉ）、（ｊ）に示すよ
うに、各々±０．５πの位相差をつけられた信号（＃１
０）、（＃１１）となり、これらの信号が合流点１０７
ｃで合流する際、両方の信号に振幅がある場合は、各々
の位相差が±πとなり打ち消すことになる。また、一方
の信号にしか振幅が無い場合は、位相差が±πでも打ち
消すことが出来ず、振幅が２のまま残る。このため、光
導波路１１１から出力される信号は、図２（ｋ）に示す
ように、振幅２位相±０．５πの信号（＃１２）とな
る。これは、変調信号発生器１０３ａ、１０３ｂから発
生される変調信号の２倍の速度となり、変調信号の電気
的制限を越えた光信号を発生することを可能にする。さ
らに、マッハツェンダ変調器を多段に設けることで整数
倍の信号を発生することも可能である。例えば、信号＃
８と信号＃９を加算することによって、２、４の振幅を
持つ光信号を得ることができる。
【００１７】次に、本発明の第２、第３の実施例につい
て、図５、図６、図７を用いて説明する。図５は本発明
によるマッハツェンダ型光変調器の第２の実施例を示す
模式図である。また、図６は図５の各光導波路における
光の振幅と位相を示す図であり、横軸は時間ｔを、縦軸
は、-１８０°、-９０°、０°、９０°、１８０°の位
相と、１、２、３、４の振幅を示す。位相は点線で、振
幅は実線で示す。
て、図５、図６、図７を用いて説明する。図５は本発明
によるマッハツェンダ型光変調器の第２の実施例を示す
模式図である。また、図６は図５の各光導波路における
光の振幅と位相を示す図であり、横軸は時間ｔを、縦軸
は、-１８０°、-９０°、０°、９０°、１８０°の位
相と、１、２、３、４の振幅を示す。位相は点線で、振
幅は実線で示す。
【００１８】光導波路６０１に導波された光は図６
（ａ）に示すように、振幅３位相０の信号（＃１）とす
ると、各々の断面積が異なる光導波路の分岐６０２ａで
２つに分けられる。例えば、ここでは光導波路６１１ａ
の断面積を１、光導波路６１１ｂの断面積を２とする
と、光導波路６１１ａの信号は、図６（ｂ）に示すよう
に、振幅１、位相０の信号（＃２）となり、光導波路６
１１ｂの信号は振幅２、位相０の信号（＃３）となる。
さらに、光導波路６１１ａの信号は分岐点６０２ｂで各
々同じ断面積の光導波路６１２ａ、６１２ｂに分けられ
る。また、光導波路６１１ｂの信号は分岐点６０２ｃで
各々同じ断面積の光導波路６１３ａ、６１３ｂに分けら
れる。光導波路６１２ａ、光導波路６１２ｂで導波され
た光は変調信号発生器６０３ａの変調信号によって電極
６０４ａとグランド６０５ａの間、電極６０４ａとグラ
ンド６０５ｂの間に発生する電界によって位相が変化す
る。この信号は、図６（ｃ）に示すように、振幅０．
５、位相０又は＋０．５πの信号（＃４）及び振幅０．
５、位相０又は−０．５πの信号（＃５）となる。これ
ら位相の内、どの位相をどれだけの周期続けるかはデー
タの内容によって変化するもので、図６は単に一実施例
を示すに過ぎない。
（ａ）に示すように、振幅３位相０の信号（＃１）とす
ると、各々の断面積が異なる光導波路の分岐６０２ａで
２つに分けられる。例えば、ここでは光導波路６１１ａ
の断面積を１、光導波路６１１ｂの断面積を２とする
と、光導波路６１１ａの信号は、図６（ｂ）に示すよう
に、振幅１、位相０の信号（＃２）となり、光導波路６
１１ｂの信号は振幅２、位相０の信号（＃３）となる。
さらに、光導波路６１１ａの信号は分岐点６０２ｂで各
々同じ断面積の光導波路６１２ａ、６１２ｂに分けられ
る。また、光導波路６１１ｂの信号は分岐点６０２ｃで
各々同じ断面積の光導波路６１３ａ、６１３ｂに分けら
れる。光導波路６１２ａ、光導波路６１２ｂで導波され
た光は変調信号発生器６０３ａの変調信号によって電極
６０４ａとグランド６０５ａの間、電極６０４ａとグラ
ンド６０５ｂの間に発生する電界によって位相が変化す
る。この信号は、図６（ｃ）に示すように、振幅０．
５、位相０又は＋０．５πの信号（＃４）及び振幅０．
５、位相０又は−０．５πの信号（＃５）となる。これ
ら位相の内、どの位相をどれだけの周期続けるかはデー
タの内容によって変化するもので、図６は単に一実施例
を示すに過ぎない。
【００１９】同様に、分岐６０２ｃで分けられ、光導波
路６１３ａ、６１３ｂに導波された光は、変調信号発生
器６０３ｂからの変調信号によって電極６０４ｂとグラ
ンド６０６ａの間、電極６０４ｂとグランド６０６ｂの
間に発生する電界によって位相が変化する。これらの信
号は、図６（ｅ）に示すように、振幅１、位相０又は＋
０．５πの信号（＃６）、振幅１、位相０又は−０．５
πの信号（＃７）となる。これらの信号は各々、合流点
６０７ａ、６０７ｂで合流し、光信号（＃４）、（＃
５）は合流する際に図６（ｄ）に示すように、振幅１、
位相０の信号（＃８）となり、光信号（＃６）、（＃
７）は合流する際に図６（ｆ）に示すように、振幅２、
位相０の信号（＃９）となる。これら（＃８）、（＃
９）の信号が合流点６０７ｃで合流する際、図６（ｇ）
に示すように、両方の信号に振幅がある場合は振幅が合
成されて３に、片側にしか振幅が無い場合は、その信号
に応じて振幅が１または２となり、双方に振幅が無い場
合は振幅が０となって、光導波路６０８に導波される。
このため、光導波路６０８から出力される信号は振幅が
０、１、２、３の４通りを持つ図６（ｇ）の信号（＃１
０）となる。これは、変調器信号発生器６０３ａ、６０
３ｂが発生する変調信号の２値に対して２倍の情報量を
持つ４値となり、変調信号の速度を維持したまま２倍の
情報量を伝送できる光信号を発生することを可能にす
る。さらに、分岐の断面積を多様化し、マッハツェンダ
変調器を多段に設けることで整数倍の情報量を持つ信号
を発生することも可能となる。
路６１３ａ、６１３ｂに導波された光は、変調信号発生
器６０３ｂからの変調信号によって電極６０４ｂとグラ
ンド６０６ａの間、電極６０４ｂとグランド６０６ｂの
間に発生する電界によって位相が変化する。これらの信
号は、図６（ｅ）に示すように、振幅１、位相０又は＋
０．５πの信号（＃６）、振幅１、位相０又は−０．５
πの信号（＃７）となる。これらの信号は各々、合流点
６０７ａ、６０７ｂで合流し、光信号（＃４）、（＃
５）は合流する際に図６（ｄ）に示すように、振幅１、
位相０の信号（＃８）となり、光信号（＃６）、（＃
７）は合流する際に図６（ｆ）に示すように、振幅２、
位相０の信号（＃９）となる。これら（＃８）、（＃
９）の信号が合流点６０７ｃで合流する際、図６（ｇ）
に示すように、両方の信号に振幅がある場合は振幅が合
成されて３に、片側にしか振幅が無い場合は、その信号
に応じて振幅が１または２となり、双方に振幅が無い場
合は振幅が０となって、光導波路６０８に導波される。
このため、光導波路６０８から出力される信号は振幅が
０、１、２、３の４通りを持つ図６（ｇ）の信号（＃１
０）となる。これは、変調器信号発生器６０３ａ、６０
３ｂが発生する変調信号の２値に対して２倍の情報量を
持つ４値となり、変調信号の速度を維持したまま２倍の
情報量を伝送できる光信号を発生することを可能にす
る。さらに、分岐の断面積を多様化し、マッハツェンダ
変調器を多段に設けることで整数倍の情報量を持つ信号
を発生することも可能となる。
【００２０】また、図５の実施例では、光導波路の分岐
６０２ａで断面積の異なる導波路を用意し、分岐６０２
ｂ、６０２ｃに向けて光量の異なる信号に分岐させてい
たが、図７に示すように構成してもよい。図７は本発明
によるマッハツェンダ型光変調器の第３の実施例を示す
模式図である。図５の実施例では、分岐点６０２ａで断
面積の異なる光導波路に分岐していたが、本実施例で
は、分岐点７０２ａで光導波路７０３ａ、７０３ｂに対
して各々異なる角度で分岐させ、光導波路７０３ａ、７
０３ｂに対して、光量の異なる信号に分岐させてもよ
い。
６０２ａで断面積の異なる導波路を用意し、分岐６０２
ｂ、６０２ｃに向けて光量の異なる信号に分岐させてい
たが、図７に示すように構成してもよい。図７は本発明
によるマッハツェンダ型光変調器の第３の実施例を示す
模式図である。図５の実施例では、分岐点６０２ａで断
面積の異なる光導波路に分岐していたが、本実施例で
は、分岐点７０２ａで光導波路７０３ａ、７０３ｂに対
して各々異なる角度で分岐させ、光導波路７０３ａ、７
０３ｂに対して、光量の異なる信号に分岐させてもよ
い。
【００２１】以下、図８、図９を用いて、本発明の第４
の実施例について説明する。図８は本発明によるマッハ
ツェンダ型光変調器の第４の実施例を示す模式図であ
る。また、図９は図８の各光導波路における光の振幅と
位相を示す図であり、横軸は時間ｔを、縦軸は、-１８
０°、-９０°、０°、９０°、１８０°の位相と、
１、２、３、４の振幅を示す。位相は点線で、振幅は実
線で示す。
の実施例について説明する。図８は本発明によるマッハ
ツェンダ型光変調器の第４の実施例を示す模式図であ
る。また、図９は図８の各光導波路における光の振幅と
位相を示す図であり、横軸は時間ｔを、縦軸は、-１８
０°、-９０°、０°、９０°、１８０°の位相と、
１、２、３、４の振幅を示す。位相は点線で、振幅は実
線で示す。
【００２２】図８の光導波路１０１に導波された光は図
９（ａ）に示すように、単位４の振幅を持ち、位相が０
である信号、即ち、振幅４位相０の信号（＃１）であ
る。この信号は光導波路の分岐１０２ａで２つに分けら
れ、光導波路１１８ａ、１１８ｂに導波される。光導波
路１１８ａ、１１８ｂの各々の信号は図２（ｂ）に示す
ように、単位２の振幅を持ち、位相が０である、振幅２
位相０信号（＃２）、（＃３）の光となる。光導波路１
１８ａの光は、さらに光導波路１１８ａに設けられた分
岐１０２ｂで各々２つに分けられ、分岐１０２ｂで分け
られた光は、光導波路１１９ａ、１１９ｂに導波され
る。光導波路１１９ａは電極１０４ａとグランド１０５
ａの間に配置され、光導波路１１９ｂは電極１０４ｂと
グランド１０５ｂの間に配置されるため、変調信号発生
器１０３ａから発生された変調信号によって、光導波路
１１９ａ、１１９ｂには電界が発生され、その電界によ
って位相が変化される。光導波路１１９ａの信号は図９
（ｃ）に示すように、振幅１、位相０、又は−０．５π
の信号（＃４）となり、光導波路１１９ｂの信号は、図
９（ｄ）に示すように、振幅１、位相０、又は０．５π
の信号（＃５）となる。光導波路１１９ａ、光導波路１
１９ｂの信号は合流点１０７ａで合流され、光信号は図
９（ｅ）に示すように振幅が２、位相が０の信号（＃
８）となり、光導波路１２０ａに導かれる。
９（ａ）に示すように、単位４の振幅を持ち、位相が０
である信号、即ち、振幅４位相０の信号（＃１）であ
る。この信号は光導波路の分岐１０２ａで２つに分けら
れ、光導波路１１８ａ、１１８ｂに導波される。光導波
路１１８ａ、１１８ｂの各々の信号は図２（ｂ）に示す
ように、単位２の振幅を持ち、位相が０である、振幅２
位相０信号（＃２）、（＃３）の光となる。光導波路１
１８ａの光は、さらに光導波路１１８ａに設けられた分
岐１０２ｂで各々２つに分けられ、分岐１０２ｂで分け
られた光は、光導波路１１９ａ、１１９ｂに導波され
る。光導波路１１９ａは電極１０４ａとグランド１０５
ａの間に配置され、光導波路１１９ｂは電極１０４ｂと
グランド１０５ｂの間に配置されるため、変調信号発生
器１０３ａから発生された変調信号によって、光導波路
１１９ａ、１１９ｂには電界が発生され、その電界によ
って位相が変化される。光導波路１１９ａの信号は図９
（ｃ）に示すように、振幅１、位相０、又は−０．５π
の信号（＃４）となり、光導波路１１９ｂの信号は、図
９（ｄ）に示すように、振幅１、位相０、又は０．５π
の信号（＃５）となる。光導波路１１９ａ、光導波路１
１９ｂの信号は合流点１０７ａで合流され、光信号は図
９（ｅ）に示すように振幅が２、位相が０の信号（＃
８）となり、光導波路１２０ａに導かれる。
【００２３】光導波路１２０ａは電極１０９とグランド
１１０ａの間に配置され、光導波路１１８ｂは電極１０
９とグランド１１０ｂに間に配置され、変調信号発生器
１０８から変調信号発生器１０３ａと１／２クロック遅
れた（又は進んだ）変調信号が電極１０９とグランド１
１０ａ、又は１１０ｂに供給される。このため、光導波
路１２０ａの光信号は図９（ｆ）に示すように、振幅が
２又は０、位相が０、又は−０．５πで図９（ｅ）に比
べて、１／２クロック遅れた光信号（＃１０）となる。
光導波路１１８ｂの光信号は図９（ｇ）に示すように、
振幅が２、位相が０、又は＋０．５πの光信号（＃１
１）となる。光導波路１２０ａと１１８ｂの光信号は分
岐１０７で合成され、図９（ｈ）に示すように、振幅が
４、２、又は０、位相が０、＋０．５πの光信号（＃１
２）となる。よって駆動用の変調信号発生器よりも高速
伝送、又は多値化した信号となる。
１１０ａの間に配置され、光導波路１１８ｂは電極１０
９とグランド１１０ｂに間に配置され、変調信号発生器
１０８から変調信号発生器１０３ａと１／２クロック遅
れた（又は進んだ）変調信号が電極１０９とグランド１
１０ａ、又は１１０ｂに供給される。このため、光導波
路１２０ａの光信号は図９（ｆ）に示すように、振幅が
２又は０、位相が０、又は−０．５πで図９（ｅ）に比
べて、１／２クロック遅れた光信号（＃１０）となる。
光導波路１１８ｂの光信号は図９（ｇ）に示すように、
振幅が２、位相が０、又は＋０．５πの光信号（＃１
１）となる。光導波路１２０ａと１１８ｂの光信号は分
岐１０７で合成され、図９（ｈ）に示すように、振幅が
４、２、又は０、位相が０、＋０．５πの光信号（＃１
２）となる。よって駆動用の変調信号発生器よりも高速
伝送、又は多値化した信号となる。
【００２４】以上述べたように、本発明においては、各
々のマッハツェンダ変調器部を持つ光導波路を組み合わ
せることで、変調信号発生器の速度以上のまた／および
情報量以上の光信号を発生することができる光変調器を
得ることができる。
々のマッハツェンダ変調器部を持つ光導波路を組み合わ
せることで、変調信号発生器の速度以上のまた／および
情報量以上の光信号を発生することができる光変調器を
得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、ドライ
バ信号速度の整数倍の伝送速度を実現する。または、多
値化により伝送速度はそのままに単一ドライバの整数倍
の情報伝送を実現する。
バ信号速度の整数倍の伝送速度を実現する。または、多
値化により伝送速度はそのままに単一ドライバの整数倍
の情報伝送を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第１
の実施例を示す模式図である。
の実施例を示す模式図である。
【図２】図１の各光導波路における光の振幅と位相を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明によるマッハツェンダ型光変調器におい
て、変調信号の位相を遅らせるための一実施例を示す模
式図である。
て、変調信号の位相を遅らせるための一実施例を示す模
式図である。
【図４】信号伝送路の長さの相違による変調信号の位相
遅れを説明するための波形図である。
遅れを説明するための波形図である。
【図５】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第２
の実施例を示す模式図である。
の実施例を示す模式図である。
【図６】図５の各光導波路における光の振幅と位相を示
す図である。
す図である。
【図７】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第３
の実施例を示す模式図である。
の実施例を示す模式図である。
【図８】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第４
の実施例を示す模式図である。
の実施例を示す模式図である。
【図９】図８の各光導波路における光の振幅と位相を示
す図である。
す図である。
【図１０】従来のマッハツェンダ型変調器の概略構成を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図１１】従来のマッハツェンダ型変調器の概略構成を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図１２】従来のマッハツェンダ型変調器の概略構成を
示す模式図である。
示す模式図である。
１０１…光導波路、１０２…光導波路の分岐、１０３…
変調信号発生器、１０４…電極、１０５…グランド、１
０６…グランド、１０７…合流点、１０８…変調信号発
生器、１０９…電極、１１０…グランド、１１１…光導
波路、６０１…光導波路、６０２…光導波路の分岐、６
０３…変調信号発生器、６０４…電極、６０５…グラン
ド、６０６…グランド、６０７…合流点、６０８…光導
波路、８０１…光導波路、８０２…光導波路の分岐、８
０８…合流点、８０９…光導波路、９０１…変調器駆動
信号端子、１００５…信号伝送線路。
変調信号発生器、１０４…電極、１０５…グランド、１
０６…グランド、１０７…合流点、１０８…変調信号発
生器、１０９…電極、１１０…グランド、１１１…光導
波路、６０１…光導波路、６０２…光導波路の分岐、６
０３…変調信号発生器、６０４…電極、６０５…グラン
ド、６０６…グランド、６０７…合流点、６０８…光導
波路、８０１…光導波路、８０２…光導波路の分岐、８
０８…合流点、８０９…光導波路、９０１…変調器駆動
信号端子、１００５…信号伝送線路。
Claims (12)
- 【請求項１】第１及び第２の光導波路に導かれた光を位
相が逆になるように変調する第１の変調信号発生器と、
第３及び第４の光導波路に導かれた光を位相が互いに逆
になるように変調する第２の変調信号発生器と、該第１
及び該第２の変調信号発生器の変調信号より伝送速度又
は情報伝送量を増加させることを特徴とするマッハツェ
ンダ型光変調器。 - 【請求項２】請求項１記載のマッハツェンダ型光変調器
において、該第１の変調信号発生器から発生される第１
の変調信号と該第２の変調信号発生器から発生される第
２の変調信号の間で位相ずれを発生させる手段を設け、
該第１及び該第２の光導波路で変調された光信号と、該
第３及び該第４の光導波路で変調された光信号との間の
位相を変化させた後、合成して出力することを特徴とす
るマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項３】請求項１記載のマッハツェンダ型光変調器
において、該第１の変調信号発生器から発生される第１
の変調信号と該第２の変調信号発生器から発生される第
２の変調信号の間で位相ずれを発生させる手段を設け、
該第３の光導波路は該第１及び該第２の光導波路を合流
した光導波路であることを特徴とするマッハツェンダ型
光変調器。 - 【請求項４】請求項１記載のマッハツェンダ型光変調器
において、該第１及び該第２の光導波路を通過する光の
光量と該第３及び該第４の光導波路を通過する光の光量
とを異なる量とし、該第１、該第２、該第３及び該第４
の光導波路を合流して出力することを特徴とするマッハ
ツェンダ型光変調器。 - 【請求項５】請求項２又は３記載のマッハツェンダ型光
変調器において、該第１の変調信号発生器と該第１の変
調信号を印加する電極間の距離と該第２の変調信号発生
器と該第２の変調信号を印加する電極との距離を変得る
ことによって、該第１及び該第２の変調信号間に位相差
を持たせることを特徴とするマッハツェンダ型光変調
器。 - 【請求項６】請求項４記載のマッハツェンダ型光変調器
において、該第１及び該第２の光導波路の断面積と該第
３及び該第４の光導波路の断面積との大きさを異ならせ
ることを特徴とするマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項７】請求項４記載のマッハツェンダ型光変調器
において、該第１及び該第２の導波路の上流に配置され
る第１の上流光導波路と、該第３及び該第４の導波路の
上流に配置される第２の上流光導波路と、該第１の上流
光導波路と該第２の上流光導波路の上流に配置される主
光導波路とを備え、該主光導波路から該第１及び該第２
の上流光導波路に光を分岐する際、該主光導波路から該
第１の上流光導波路と第２の上流光導波路への出射角度
を異ならせることを特徴とするマッハツェンダ型光変調
器。 - 【請求項８】印加される変調電圧に従って光導波路を伝
搬する光を変調するマッハツェンダ型光変調器であっ
て、該光導波路が少なくとも２つ以上複数の分岐を有
し、該変調電圧に従って光導波路を伝搬する光を変調す
るマッハツェンダ光変調部を少なくとも２つ以上複数有
することを特徴とするマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項９】請求項８記載のマッハツェンダ型光変調器
において、各マッハツェンダ変調器が並列および／また
は直列に複数段接続されて構成されていることを特徴と
するマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項１０】請求項８または９記載のマッハツェンダ
型光変調器において、各マッハツェンダ光変調部へ光を
導く導波路の、分岐後における分岐後導波路の各断面積
が、最も細い分岐後導波路のおよそ整数倍になっている
ことを特徴とするマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項１１】請求項８、９、または１０記載のマッハ
ツェンダ型光変調器において、各マッハツェンダ変調部
へ光を導く導波路の、分岐点における分岐後導波路の分
岐前の導波路に対する角度が各々異なることを特徴とす
るマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項１２】請求項８乃至１１のいずれかに記載のマ
ッハツェンダ型光変調器において、各マッハツェンダ変
調部に変調電圧を印加するための電気的線路長が同一、
もしくは伝送信号周波数によって定まる波長以下の長さ
分異なることを特徴とする光変調器。
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