JP2012112886A - 電界センサおよびrf信号の測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】長さが異なる1対の光導波路と、1対の光導波路の光入射側と光出射側とのそれぞれに接続された2つの3dB光カプラと、2つの3dB光カプラのそれぞれに接続された光入力ポートおよび光出力ポートと、一方の光導波路に設けられた電気線路を有するMZ干渉回路と、1対の導波路に光を入力する光入力手段と、MZ干渉回路の電気線路に入力するRF信号受信手段と、MZ干渉回路から出力された光出力を検出する光検出手段と、光入力手段からMZ干渉回路に入力する光を決定した波長に調整する調整手段とを備え、受信したRF信号を電気光学効果を起こすことより1対の光導波路の出射光の位相差に変化を与え、光検出器は、1対の光導波路から出射された光の位相差を検出することにより、RF信号の出力を測定する。
【選択図】図3
Description
本発明の第1の実施形態の電界センサを、図3に基づいてさらに詳細に説明する。図3(A)は、図1に示す電界センサ1に用いられるMZ干渉回路10aの構成を模式的に示したものであり、図3(B)は、図3(A)のA−A断面図である。MZ干渉回路10aは、InP基板20上に形成された第1の電極層としてのn形電極層21と、このn形電極層21上に設けられた1対の光導波路(光導波路アーム)14a、14bとを備えている。光導波路14a、14bは、光入力側の3dB光カプラ13aおよび光導波路11aを介して光入力ポート11に接続され、また、光出力側の3dB光カプラ13bおよび光導波路12aを介して光出力ポート2に接続されている。1対の光導波路14a、14bは、互いに異なる光導波路長を有している。本実施形態では、光導波路14bは光導波路14aよりも、10ミクロン長く構成されている。本実施形態では、RF信号受信手段30(図1参照)と接続される電気RF信号入力ポート15を備えた電気線路16aが設けられている光導波路14aが位相変調手段を伴った光導波路である。
本電界センサの動作について以下に説明する。
Φ=2πneff×ΔL/λ (1)
であり、図4に示すように、光波長λの変化に対して両光導波路14a、14bのアームを通過した光の位相差Φが周期的に変化する特性を持つことになる。したがって、本電界センサは、すべてのカソード/アノード間電圧が直流的に0(ゼロ)Vに固定されているが、使用する波長を可変波長レーザ光源などを用いて適宜調整することにより、電気RF信号入力ポート15からの電気入力がない状態で、光出射側の3dB光カプラ13bへの入射点での二つの出射光の位相差を90°もしくは270°に設定することが可能となる。位相差を90°もしくは270°となるときの光波長を光入力手段40(図1参照)で使用する光波長と決めることができる。
dΦ/dλ=−2πneff×ΔL/λ^2 (2)
第2の実施形態の電界センサに用いられるMZ干渉回路10bを図5に示す。本実施形態のMZ干渉回路10bでは、第1の実施形態のMZ干渉回路の出力側の3dB光カプラ13bとして2×1タイプの光カプラに代えて、出力反転形の2×2タイプの光カプラを用いている。本実施形態にかかるMZ干渉回路10bでは、図5に示すように、3dB光カプラ13cの出力側には光導波路12b、12cが接続され、この光導波路12b、12cは2つの光出力ポート12d、12eで終端している。さらに、本実施形態の電界センサでは、光検出器50(図1参照)としてバランス形の光検出器を用いることができる。また、出力側の光カプラ以外の構成は、第1の実施形態と同一の構成とすることができる。
次に第3の実施形態の電界センサに用いられるMZ干渉回路10cを図6に示す。第3の実施形態の電界センサに用いられるMZ干渉回路10cは、図6に示すように、光入力ポートと光出力ポートとを同一の方向に配置するため、第2の実施形態で説明したMZ干渉回路10bの1対の光導波路の出力側を180°方向転換して構成している。本実施形態にかかるMZ干渉回路10cは、図6に示すように、光入力ポート11、光出力ポート12は、基板20の片端(図示左側)に並ぶように構成した以外は、第2の実施形態と同一の構成とすることができる。
10、10a、10b、10c:MZ干渉回路
11:光入力ポート
11a:光入力ポートに接続された光導波路
12:光出力ポート
12a:光出力ポートに接続された光導波路
13a:光入力側の3dB光カプラ
13b:光出力側の3dB光カプラ
14a、14b:対をなす光導波路(光導波路アーム)
15:電気RF信号入力ポート、
16:電気線路部分
17:整合抵抗
18:電気線路
19a、19b:整合抵抗
20:基板
16a:アノード電極
16b:カソード電極
18a:アノード電極
18b:カソード電極
21:第1のn形電極層
22:共通のカソード電極
23a、23b:第1のクラッド層
24a、24b:コア層
25a、25b:第2のクラッド層
26a、26b:第2の電極層
30:RF信号受信手段
40:光入力手段
50:光検出器
Claims (7)
- 互いに長さが異なる1対の光導波路と、該1対の光導波路の光入射側と光出射側とのそれぞれに接続された2つの3dB光カプラと、該2つの3dB光カプラのそれぞれに接続された光入力ポートおよび光出力ポートと、電気光学効果を起こすように前記1対の光導波路のうちの一方の光導波路に設けられた電気線路とを有するMZ干渉回路と、
前記MZ干渉回路の光入力ポートに接続され、前記MZ干渉回路の1対の導波路に光を入力する光入力手段と、
RF信号を受信して、前記MZ干渉回路の電気線路に入力するRF信号受信手段と、
前記MZ干渉回路の光出力ポートに接続され、前記MZ干渉回路から出力された光出力を検出する光検出手段と、
前記MZ干渉回路に前記RF信号を入力しない状態で、前記光入力手段の光波長の変化に対して前記光検出手段の検出値が線形応答する光波長を決定して、前記光入力手段から前記MZ干渉回路に入力する光を該決定した波長に調整する調整手段とを備え、
前記MZ干渉回路は、前記1対の光導波路のバイアス調整を行わずに、前記光入力手段で前記調整された波長の光を入力しながら前記受信したRF信号を前記一方の光導波路上に設けられた電気線路に入力して電気光学効果を起こすことより前記1対の光導波路の出射光の位相差に変化を与え、前記光検出器は、前記1対の光導波路から出射された光の位相差を検出することにより、前記RF信号受信手段から入力されるRF信号の出力の測定を行うことを特徴とする電界センサ。 - 前記光入力手段が前記MZ干渉回路に入力する光の波長は、前記RF信号を入力しない状態で、位相差が90度または270度となるような波長に設定されることを特徴とする請求項1に記載の電界センサ。
- 1対の光導波路は、それぞれ、基板上に順次形成された第1の電極層、第1のクラッド層、光コア層、第2のクラッド層、第2の電極層からなる積層半導体構造を含み、
前記1対の光導波路の光導波路長差は10〜100μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の電界センサ。 - 光出射側の前記3dB光カプラは、前記1対の光導波路からの2つの出射光を再び結合させて光干渉させて1つの光出力とする2×1タイプの光カプラであり、前記光検出手段は、該光干渉した光出力を検出することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電界センサ。
- 光出射側の前記3dB光カプラは、前記1対の光導波路からの2つの出射光を反転して出力する2×2タイプの光カプラであり、前記光検出手段は、バランス形の光検出器であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電界センサ。
- 前記光入力ポートと前記光出力ポートとは同一の方向に配置されていることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の電界センサ。
- 互いに長さが異なる1対の光導波路と、該1対の光導波路の光入射側と光出射側とのそれぞれに接続された2つの3dB光カプラと、該2つの3dB光カプラのそれぞれに接続された光入力ポートおよび光出力ポートと、電気光学効果を起こすように前記1対の光導波路のうちの一方の光導波路に設けられた電気線路とを有するMZ干渉回路を用意する用意工程と、
前記用意工程で用意したMZ干渉回路の光入力ポートに波長をスイープさせながら光を入力して、該MZ干渉回路の光出力ポートから出力された光出力を検出する光検出工程と、
前記光検出工程において、入力光の波長変化に対して検出された光出力が線形応答となる波長に入力光の波長を調整する波長調整工程と、
RF信号を受信して前記MZ干渉回路の前記電気線路に入力するRF信号受信工程と、
前記MZ干渉回路で前記1対の光導波路のバイアス調整を行わずに、前記調整された波長の光を入力しながら、前記RF信号受信工程で受信したRF信号を前記一方の光導波路上に設けられた電気線路に入力して電気光学効果を起こすことで前記1対の光導波路の出射光の位相差に変化を与えて、前記1対の光導波路から出射された光の位相差を検出することにより、前記RF信号受信手段から入力されるRF信号の出力の測定を行う測定工程とを含むことを特徴とするRF信号の測定方法。
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