JP2012123138A - 光変調器及び光変調方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力された電気信号を多値光信号に変換する光変調器であって、入射された信号光を分岐させる光分岐手段と、前記光分岐手段の出力側に接続され、前記電気信号に応じて信号光の位相を変調する少なくとも2つの位相変調手段と、分岐された信号光を合流させる光合流手段と、少なくとも2つの前記位相変調手段の全て、又は少なくとも2つの前記位相変調手段の内の1つを除いた残りの前記位相変調手段に接続され、少なくとも2つの前記位相変調手段から前記光合流手段を経て出力側に導かれる信号光の強度がそれぞれ異なるように調整する強度調整手段とを備えた。
【選択図】図1
Description
そして、信号多重度を上げる方式として、例えば、1シンボルに2値(多重度2)を割り当てることで伝送容量を2倍にするQPSK方式や、1シンボルに4値(多重度4)を割り当てることで伝送容量を4倍にする16QAM方式、16APSK方式等の多値変調方式が知られている。
また、16QAM変調を実行する場合には、DPMZMを電気多値信号で駆動する方式が用いられる(例えば、下記非特許文献1参照)。
図9は、従来のDPMZMの構成を示した模式図である。
なお、図9中において、901は入力導波路、902は光分岐回路、903a,903bは接続導波路、904a,904bは光分岐回路、905a〜905dは位相変調器、906a,906bは光合流回路、907a,907bは位相調整領域、908は光合流回路、909は出力導波路をそれぞれ示している。また、図9中において、破線で囲まれた構造910a,910bはそれぞれマッハツェンダー変調器を示している。
図10は、光変調器のコンスタレーションを説明するための図である。なお、図10(a)はプッシュプル駆動のマッハツェンダー変調器910aにより変調された光電界の軌跡を、図10(b)はDPMZMのコンスタレーションをそれぞれ示している。
DPMZMを用いて16値変調を行う場合、駆動電気信号は最大振幅が半波長電圧Vπの4値信号となる。このとき、位相変調器905aから出射される信号光の電界は、位相角0からπの間を3分割する形になるため図10(c)の半円の上半分をトレースする形でa,b,c,d点の間を電気信号に応じて往復する。位相変調器105bについても上述したQPSKの議論と同様に図10(c)の半円の下半分をトレースする。
また、多値電気信号の多値の間隔を不等間隔に設定しなければならず、分解能の高いデジタル−アナログコンバータ(DAC)を使用しなくてはならないため、コストが上昇するという問題があった。
さらに、2つのマッハツェンダー変調器の位相を直交させて合流させるDPMZM構成に起因する、原理損失3dBが発生するという問題もあった。
入力された電気信号を多値光信号に変換する光変調器であって、
入射された信号光を分岐させる光分岐手段と、
前記光分岐手段の出力側に接続され、前記電気信号に応じて信号光の位相を変調する少なくとも2つの位相変調手段と、
分岐された信号光を合流させる光合流手段と、
少なくとも2つの前記位相変調手段の全て、又は少なくとも2つの前記位相変調手段の内の1つを除いた残りの前記位相変調手段に接続され、少なくとも2つの前記位相変調手段から前記光合流手段を経て出力側に導かれる信号光の強度がそれぞれ異なるように調整する強度調整手段と
を備える
ことを特徴とする。
入力された電気信号を多値光信号に変換する光変調器であって、
入射された信号光を分岐させる光分岐手段と、
分岐された信号光を合流させる光合流手段と、
前記光分岐手段と光合流手段とを結びマッハツェンダー干渉計を構成する少なくとも2本の導波手段と、
少なくとも2本の前記導波手段における前記光分岐手段の出力側にそれぞれ配置される少なくとも2つの位相変調手段と、
少なくとも2本の前記導波手段の全て、又は少なくとも2本の前記導波手段の内の1つを除いた残りの前記導波手段に配置され、少なくとも2つの前記光合流手段を経て出力側に導かれる信号光の強度を経路に応じて1/4倍ずつ異なるように調整する強度調整手段と
を備える
ことを特徴とする。
少なくとも2つの前記位相変調手段の全て、又は少なくとも2つの前記位相変調手段の内の1つを除いた残りの前記位相変調手段に、伝搬する信号光の位相を調整する位相調整手段が接続される
ことを特徴とする。
少なくとも2つの前記位相変調手段の全て、又は少なくとも2つの前記位相変調手段の内の1つを除いた残りの前記位相変調手段に、少なくとも2つの前記位相変調手段から前記光合流手段を経て出力側に導かれる信号光の位相差を0度又は90度の整数倍となるように伝搬する信号光の位相を調整する位相差調整手段が接続される
ことを特徴とする。
前記光強度調整手段として、伝搬する信号光を吸収する吸収手段又は伝搬する信号光を増幅する増幅手段が接続される
ことを特徴とする。
前記光強度調整手段として、伝搬する信号光を分岐するための第2の光分岐手段が接続される
ことを特徴とする。
前記光強度調整手段として、マッハツェンダー干渉計が接続される
ことを特徴とする。
前記光分岐手段は、多モード干渉型カプラ、ファネル型カプラ、方向性結合器、Y字型光合流器のいずれかである
ことを特徴とする。
前記光合流手段は、多モード干渉型カプラ、ファネル型カプラ、方向性結合器、Y字型光合流器のいずれかである
ことを特徴とする。
入力された電気信号を多値光信号に変換する光変調方法であって、
入射された信号光の伝搬方向に対し並列に設置され、前記電気信号に応じて信号光の位相を変調する少なくとも2つの位相変調器に対し、
少なくとも2つの前記位相変調器のそれぞれの最大振幅が半波長電圧の1.5倍となる独立した4値の電気信号で駆動し、
かつ、少なくとも2つの前記位相変調器からの出力光を、それぞれの強度関係は1/4倍ずつ異なるように、また、それぞれの位相関係は位相差が0度又は90度の整数倍となるように合流させる
ことを特徴とする。
本実施例に係る光変調器及び光変調方法は、位相変調器を2個並列に接続したMZ変調器をベースに多値変調を実現するものである。
図1中において、101は入力導波路、102は光分岐回路、103a,103bは接続導波路、104a,104bは位相変調器、105a,105bは光強度調整手段である電界吸収領域、106a,106bは接続導波路、107は光合流回路、108は出力導波路をそれぞれ示している。
図2は、本実施例に係る光変調器のコンスタレーションを説明するための図である。
DDMZMを用いて16値の変調を行う場合、電気信号は、最大振幅が半波長電圧の1.5倍の4値の信号となる。
上述したように、位相変調器104aを経由した信号光と、位相変調器104bを経由した信号光は、その強度差が6dBとなるように強度調整され、光合流回路107で合流され、出力導波路108から出力される。図2に示したコンスタレーションの図は、光の電界のトレースを示した図であるため、光強度差6dBに対応する電界強度差3dB、すなわち、1/2が小さい円の半径となる。
また、図3(c)に示すように、4分岐の光分岐回路を用いた場合も、出力光は1/4となり、6dB減少するため、本実施例に係る光変調器により奏する効果を得ることができる。
図4は、本実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。
図4中において、401は入力導波路、402は光分岐回路、403a,403bは接続導波路、404a,404bは位相変調器、405a,405bは光強度調整手段である電界吸収領域、406a,406bは接続導波路、407は光合流回路、408は出力導波路、409a,409bは位相調整領域をそれぞれ示している。
素子が理想的に作製されていれば第1の実施例において説明した構成で光多値変調用の変調器を実現することが可能である。しかしながら、実際に素子を作製した場合、接続導波路103a又は接続導波路103bから接続導波路106a又は接続導波路106bまででそれぞれ構成される、マッハツェンダー干渉計のアーム領域を構成する導波路のわずかな作製誤差が両アームの光路長差となり、位相変調器104aと位相変調器104bを経由したそれぞれの信号光が光合流回路107において足し合わされる際に位相差が発生してしまう可能性がある。
また、図3(c)に示すように、4分岐の光分岐回路を用いた場合も、出力光は1/4となり、6dB減少するため、本実施例に係る光変調器により奏する効果を得ることができる。
図6は、本実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。
図6中において、601は入力導波路、602は光分岐回路、603a,603bは接続導波路、604a,604bは位相変調器、605は光強度調整手段である電界吸収領域、606a,606bは接続導波路、607は光合流回路、608は出力導波路、609は位相調整手段である位相調整領域をそれぞれ示している。
図7は、本発明の第4の実施例を示した図である。
図7中において、701は入力導波路、702は光分岐回路、703a,703b,703cは接続導波路、704a,704b,704cは位相変調器、705a,705b,705cは光強度調整手段である電界吸収領域、706a,706b,706cは接続導波路、707は光合流回路、708は出力導波路、709a,709b,709cは位相変調手段である位相調整領域をそれぞれ示している。すなわち、図7においては、図4に示した第2の実施例においてマッハツェンダー干渉計のアームの数、又は位相変調手段の数が3の場合を示している。
102 光分岐回路
103a,103b 接続導波路
104a,104b 位相変調器
105a,105b 電界吸収領域
106a,106b 接続導波路
107 光合流回路
108 出力導波路
301,303,304,305 3dBカプラ
302 位相調整領域
306 4分岐の光分岐回路
401 入力導波路
402 光分岐回路
403a,403b 接続導波路
404a,404b 位相変調器
405a,405b 電界吸収領域
406a,406b 接続導波路
407 光合流回路
408 出力導波路
409a,409b 位相調整領域
601 入力導波路
602 光分岐回路
603a,603b 接続導波路
604a,604b 位相変調器
605 電界吸収領域
606a,606b 接続導波路
607 光合流回路
608 出力導波路
609 位相調整領域
701 入力導波路
702 光分岐回路
703a,703b,703c 接続導波路
704a,704b,704c 位相変調器
705a,705b,705c 電界吸収領域
706a,706b,706c 接続導波路
707 光合流回路
708 出力導波路
709a,709b,709c 位相調整領域
901 入力導波路
902 光分岐回路
903a,903b 接続導波路
904a,b 光分岐回路
905a,905b,905c,905d 位相変調器
906a,906b 光合流回路
907a,907b 位相調整領域
908 光合流回路
909 出力導波路
910a,910b マッハツェンダー変調器
Claims (10)
- 入力された電気信号を多値光信号に変換する光変調器であって、
入射された信号光を分岐させる光分岐手段と、
前記光分岐手段の出力側に接続され、前記電気信号に応じて信号光の位相を変調する少なくとも2つの位相変調手段と、
分岐された信号光を合流させる光合流手段と、
少なくとも2つの前記位相変調手段の全て、又は少なくとも2つの前記位相変調手段の内の1つを除いた残りの前記位相変調手段に接続され、少なくとも2つの前記位相変調手段から前記光合流手段を経て出力側に導かれる信号光の強度がそれぞれ異なるように調整する強度調整手段と
を備える
ことを特徴とする光変調器。 - 入力された電気信号を多値光信号に変換する光変調器であって、
入射された信号光を分岐させる光分岐手段と、
分岐された信号光を合流させる光合流手段と、
前記光分岐手段と光合流手段とを結びマッハツェンダー干渉計を構成する少なくとも2本の導波手段と、
少なくとも2本の前記導波手段における前記光分岐手段の出力側にそれぞれ配置される少なくとも2つの位相変調手段と、
少なくとも2本の前記導波手段の全て、又は少なくとも2本の前記導波手段の内の1つを除いた残りの前記導波手段に配置され、少なくとも2つの前記光合流手段を経て出力側に導かれる信号光の強度を経路に応じて1/4倍ずつ異なるように調整する強度調整手段と
を備える
ことを特徴とする光変調器。 - 少なくとも2つの前記位相変調手段の全て、又は少なくとも2つの前記位相変調手段の内の1つを除いた残りの前記位相変調手段に、伝搬する信号光の位相を調整する位相調整手段が接続される
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光変調器。 - 少なくとも2つの前記位相変調手段の全て、又は少なくとも2つの前記位相変調手段の内の1つを除いた残りの前記位相変調手段に、少なくとも2つの前記位相変調手段から前記光合流手段を経て出力側に導かれる信号光の位相差を0度又は90度の整数倍となるように伝搬する信号光の位相を調整する位相差調整手段が接続される
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光変調器。 - 前記光強度調整手段として、伝搬する信号光を吸収する吸収手段又は伝搬する信号光を増幅する増幅手段が接続される
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光変調器。 - 前記光強度調整手段として、伝搬する信号光を分岐するための第2の光分岐手段が接続される
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光変調器。 - 前記光強度調整手段として、マッハツェンダー干渉計が接続される
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光変調器。 - 前記光分岐手段は、多モード干渉型カプラ、ファネル型カプラ、方向性結合器、Y字型光合流器のいずれかである
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光変調器。 - 前記光合流手段は、多モード干渉型カプラ、ファネル型カプラ、方向性結合器、Y字型光合流器のいずれかである
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光変調器。 - 入力された電気信号を多値光信号に変換する光変調方法であって、
入射された信号光の伝搬方向に対し並列に設置され、前記電気信号に応じて信号光の位相を変調する少なくとも2つの位相変調器に対し、
少なくとも2つの前記位相変調器のそれぞれの最大振幅が半波長電圧の1.5倍となる独立した4値の電気信号で駆動し、
かつ、少なくとも2つの前記位相変調器からの出力光を、それぞれの強度関係は1/4倍ずつ異なるように、また、それぞれの位相関係は位相差が0度又は90度の整数倍となるように合流させる
ことを特徴とする光変調方法。
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JPN6013055263; '高速光多値信号のコヒーレント合成法' 電気学会電磁会理論研究会資料 Vol.EMT-10,No.62-101, 20100729, 45-50 * |
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