JP2012155238A - Optical modulator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator with simple constitution, at low cost, easy to control, and with low loss.SOLUTION: An optical modulator for converting an input electric signal to a multiple value signal includes: a light branch circuit 102 for branching an incident signal light beam; phase modulators 104a, 104b for modulating phases of propagation light beams according to an electric signal; and a light merge circuit 106 for merging output from the phase modulators 104a, 104b. It is set that at least one of the light branch circuit 102 and the light merge circuit 106 has aspherical branch ratio or merge ratio, and intensities of signal light beams guided to the output side from the phase modulators 104a, 104b through the light merge circuit 106 are different to each other.

Description

本発明は、電気信号を光信号に変換して送信する光変調器に関するものである。   The present invention relates to an optical modulator that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal.

WDM光通信システムの大容量化を実現するには、1波長あたりの伝送レートを上げることが有用である。ここで、変調方式を変えることなく光伝送路に送出するシンボルレートを上げた場合には、許容残留分散量がシンボルレートの2乗に反比例するので、光伝送路の波長分散耐力が低下するという問題点があった。また、電気信号処理を高速に実行することが必要となり、アナログ電気部品のコストが増加するという問題点もあった。   In order to increase the capacity of a WDM optical communication system, it is useful to increase the transmission rate per wavelength. Here, when the symbol rate transmitted to the optical transmission line is increased without changing the modulation method, the allowable residual dispersion amount is inversely proportional to the square of the symbol rate, so that the chromatic dispersion tolerance of the optical transmission line is reduced. There was a problem. In addition, it is necessary to execute electrical signal processing at high speed, which increases the cost of analog electrical components.

このため、近年では、シンボルレートを上げることなく、1シンボルあたりの信号多重度を上げることで、システムの大容量化を実現するための研究が盛んに行われている。
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。
For this reason, in recent years, active research has been conducted to increase the capacity of the system by increasing the signal multiplicity per symbol without increasing the symbol rate.
As a method for increasing the signal multiplicity, for example, a QPSK method for doubling the transmission capacity by assigning two values (multiplicity 2) to one symbol, or a transmission by assigning four values (multiplicity 4) to one symbol. Multi-level modulation schemes such as 16QAM scheme and 16APSK scheme for quadrupling the capacity are known.

通常、これらの多値変調を実行する場合には、光変調器としてI/Q変調器が用いられる。I/Q変調器は、別名直交変調器とも呼ばれ、直交する光電界成分(Iチャンネル、Qチャンネル)を独立して生成可能な変調器であり、マッハツェンダー(MZ:Mach−Zehnder)変調器を並列接続した特殊な構成をとるものである。   Usually, when performing such multilevel modulation, an I / Q modulator is used as an optical modulator. The I / Q modulator is also called an orthogonal modulator, and is a modulator that can independently generate orthogonal optical electric field components (I channel and Q channel), and is a Mach-Zehnder (MZ) modulator. It has a special configuration in which are connected in parallel.

例えば、QPSK変調を実行する場合には、MZ変調器を2個並列に接続したDual Parallel MZ変調器(DPMZM:Dual Parallel Mach−Zehnder Modulator)が用いられる(例えば、下記特許文献1参照)。
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)。
For example, when executing QPSK modulation, a Dual Parallel MZ modulator (DPMZM: Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) in which two MZ modulators are connected in parallel is used (for example, refer to Patent Document 1 below).
When 16QAM modulation is performed, a method of driving DPMZM with an electric multilevel signal is used (for example, see Non-Patent Document 1 below).

ここで、従来のDPMZMの動作について説明する。
図11は、従来のDPMZMの構成を示した模式図である。
図11中、1101は入力導波路、1102は光分岐回路、1103a,1103bは接続導波路、1104a,1104bは光分岐回路、1105a,1105b,1105c,1105dは位相変調器、1106a,1106bは光合流回路、1107a,1107bは位相調整領域、1108は光合流回路、1109は出力導波路をそれぞれ示している。
Here, the operation of the conventional DPMZM will be described.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional DPMZM.
In FIG. 11, 1101 is an input waveguide, 1102 is an optical branch circuit, 1103a and 1103b are connection waveguides, 1104a and 1104b are optical branch circuits, 1105a, 1105b, 1105c and 1105d are phase modulators, and 1106a and 1106b are optical confluences. Circuits 1107a and 1107b are phase adjustment regions, 1108 is an optical converging circuit, and 1109 is an output waveguide.

また、図11中、波線で囲まれた構造1110a,1110bはそれぞれマッハツェンダー変調器を示している。図11に示す構成は、2つのマッハツェンダー変調器1110a,1110bが並列に配置され、さらに2つのマッハツェンダー変調器1110a,1110bをアームの一部に組み込んだ、いわゆる親マッハツェンダー干渉計が形成されており、Dual Parallel MZ Modulator(DPMZM)と呼ばれている。   In FIG. 11, structures 1110a and 1110b surrounded by wavy lines indicate Mach-Zehnder modulators, respectively. The configuration shown in FIG. 11 forms a so-called parent Mach-Zehnder interferometer in which two Mach-Zehnder modulators 1110a and 1110b are arranged in parallel, and two Mach-Zehnder modulators 1110a and 1110b are incorporated in a part of the arm. It is called Dual Parallel MZ Modulator (DPMZM).

信号光は、まず入力導波路1101から入射し、光分岐回路1102により分岐比1:1で2分岐され接続導波路1103a及び接続導波路1103bを介してマッハツェンダー変調器1110a及びマッハツェンダー変調器1110bに導かれる。マッハツェンダー変調器1110aは、分岐比が1:1の対称な分配比を有する第2の光分岐回路1104a、位相変調器1105a,1105b、光合流回路1106aから構成されている。   The signal light first enters from the input waveguide 1101 and is branched into two at a branching ratio of 1: 1 by the optical branch circuit 1102 and is connected to the Mach-Zehnder modulator 1110a and the Mach-Zehnder modulator 1110b via the connection waveguide 1103a and the connection waveguide 1103b. Led to. The Mach-Zehnder modulator 1110a includes a second optical branch circuit 1104a having a symmetrical distribution ratio with a branch ratio of 1: 1, phase modulators 1105a and 1105b, and an optical combining circuit 1106a.

光合流回路1106aの光合流比率は、位相変調器1105a及び位相変調器1105bから入射した光の強度の比がそのまま出力強度の比となるように、すなわち、位相変調器1105a及び位相変調器1105bから入射した信号光強度が等しい場合には、等しい強度比で合流回路から出力されるような特性を有している。以下、このような特性を「1:1の合流比」と呼ぶこととする。   The optical merging ratio of the optical merging circuit 1106a is set so that the ratio of the intensity of light incident from the phase modulator 1105a and the phase modulator 1105b becomes the ratio of the output intensity as it is, that is, from the phase modulator 1105a and the phase modulator 1105b. When the incident signal light intensities are equal, they have characteristics such that they are output from the junction circuit at an equal intensity ratio. Hereinafter, such characteristics are referred to as “1: 1 confluence ratio”.

マッハツェンダー変調器1110bは、分岐比が1:1の光分岐回路1104b、位相変調器1105c,1105d、合流比が1:1の光合流回路1106bから構成されている。マッハツェンダー変調器1110a,1110bは、それぞれがプッシュプル駆動されている。   The Mach-Zehnder modulator 1110b includes an optical branch circuit 1104b having a branch ratio of 1: 1, phase modulators 1105c and 1105d, and an optical merge circuit 1106b having a merge ratio of 1: 1. Each of the Mach-Zehnder modulators 1110a and 1110b is push-pull driven.

マッハツェンダー変調器1110a,1110bで変調された信号光は、位相調整領域1107a,1107bに入射し、位相関係を調整された後、光合流回路1108で合流され、出力導波路1109から出力される。光合流回路1108としては、通常は光合流比が1:1の光合流回路が用いられる。この際の位相調整領域1107a,1107bでは、光合流回路1108で合流された際の両信号光の位相差がπ/2となるように位相が相対的に調整される。   The signal lights modulated by the Mach-Zehnder modulators 1110 a and 1110 b are incident on the phase adjustment regions 1107 a and 1107 b, and after the phase relationship is adjusted, are combined by the optical combining circuit 1108 and output from the output waveguide 1109. As the optical combining circuit 1108, an optical combining circuit having an optical combining ratio of 1: 1 is usually used. In the phase adjustment regions 1107a and 1107b at this time, the phases are relatively adjusted so that the phase difference between both signal lights when combined by the optical combining circuit 1108 is π / 2.

光多値変調の例として、まず4値のQPSK変調を例にコンスタレーション(constellation)を説明する。
図12は、従来の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12(a)はプッシュプル駆動のマッハツェンダー変調器1110aにより変調された光電界の軌跡を、図12(b)はDPMZMのコンスタレーションをそれぞれ示している。
As an example of optical multilevel modulation, constellation will be described first by taking quaternary QPSK modulation as an example.
FIG. 12 is a diagram for explaining a constellation of a conventional optical modulator. 12A shows the locus of the optical electric field modulated by the push-pull drive Mach-Zehnder modulator 1110a, and FIG. 12B shows the constellation of DPMZM.

マッハツェンダー変調器1110aでは、位相変調器1105a,1105bが差動信号により駆動されている。位相変調器の場合、信号光は、強度が一定で位相角が印加電圧に応じて変化する。QPSK信号の場合を考えると、駆動電気信号は、振幅が半波長電圧Vπの2値信号となる。   In the Mach-Zehnder modulator 1110a, the phase modulators 1105a and 1105b are driven by differential signals. In the case of a phase modulator, the signal light has a constant intensity and the phase angle changes according to the applied voltage. Considering the case of a QPSK signal, the drive electric signal is a binary signal having an amplitude of a half-wave voltage Vπ.

このため、位相変調器1105aから出射される信号光の電界は、図12(a)の半円の上半分をトレースする形でI0点とI1点の間を駆動電気信号に応じて往復する。一方、位相変調器1105bについて考えると、マッハツェンダー変調器1110aは、プッシュプル駆動されるため、位相変調器1105bは位相変調器1105aの差動信号で駆動されることになる。 For this reason, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 1105a reciprocates between the I 0 point and the I 1 point in accordance with the drive electric signal in the form of tracing the upper half of the semicircle in FIG. To do. On the other hand, considering the phase modulator 1105b, since the Mach-Zehnder modulator 1110a is push-pull driven, the phase modulator 1105b is driven by the differential signal of the phase modulator 1105a.

したがって、位相変調器1105bから出射される信号光の電界は、図12(a)の半円の下半分をトレースする形でI0点とI1点の間を駆動電気信号に応じて往復する。そこで、光合流回路1106aから出力される信号光の電界は、位相変調器105a,105bからの出力の合成となるため、図12(a)において原点0を通り直線状にI0点とI1点の間を駆動電気信号に応じて往復する形となる。 Therefore, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 1105b reciprocates between the I 0 point and the I 1 point in accordance with the drive electric signal in the form of tracing the lower half of the semicircle in FIG. . Therefore, since the electric field of the signal light output from the optical combining circuit 1106a is a combination of the outputs from the phase modulators 105a and 105b, the points I 0 and I 1 are linearly passed through the origin 0 in FIG. The point reciprocates between the points according to the drive electric signal.

マッハツェンダー変調器1110bについても同様に差動信号によりプッシュプル駆動されるため、出力信号のトレースは原点0を通る直線となる。2つのマッハツェンダー変調器1110a及びマッハツェンダー変調器1110bから出力された信号光は、位相調整領域1107a,1107bにおいて互いの相対的な位相差がπ/2となるように調整されて光合流回路1108により足し合わされる。   Similarly, since the Mach-Zehnder modulator 1110b is push-pull driven by the differential signal, the trace of the output signal becomes a straight line passing through the origin 0. The signal lights output from the two Mach-Zehnder modulator 1110a and Mach-Zehnder modulator 1110b are adjusted in the phase adjustment regions 1107a and 1107b so that the relative phase difference between them is π / 2, and the optical combining circuit 1108 Are added together.

したがって、マッハツェンダー変調器1110aから出力された信号光の電界のトレースと、マッハツェンダー変調器1110bから出力された信号光の電界のトレースは、直交する形で足し合わされることになり、出力導波路1109から出力される信号光の最終的なコンスタレーションは図12(b)に示されるような互いに90度ずつ角度の異なる4つの点となる。これが4値変調におけるQPSKのコンスタレーションである。互いの相対的な位相差がπ/2となるように調整されて光合流回路1108により足し合わされる際には原理損失3dBが発生する。   Therefore, the trace of the electric field of the signal light output from the Mach-Zehnder modulator 1110a and the trace of the electric field of the signal light output from the Mach-Zehnder modulator 1110b are added in an orthogonal manner, and the output waveguide The final constellation of the signal light output from 1109 is four points that are 90 degrees apart from each other as shown in FIG. This is the constellation of QPSK in quaternary modulation. When the relative phase difference is adjusted to be π / 2 and added by the optical combining circuit 1108, a principle loss of 3 dB occurs.

次に、16値の変調について説明する。
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1105a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12(c)の半円の上半分をトレースする形でa,b,c,d点の間を駆動電気信号に応じて往復する。
Next, 16-value modulation will be described.
When 16-value modulation is performed using DPMZM, the drive electric signal is a quaternary signal having a maximum amplitude of a half-wave voltage Vπ. At this time, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 1105a divides the phase angle between 0 and π into three, so that the upper half of the semicircle in FIG. , B, c, and d are reciprocated according to the drive electric signal.

位相変調器1105bについても上述のQPSKの議論と同様に図12(c)の半円の下半分をトレースする。光合流回路1106aから出力される信号光の電界は、図12(c)において原点0を通り直線状にI0,I1,I2,I3点の間を駆動電気信号に応じて直線状にトレースする形となる。 For the phase modulator 1105b as well, the lower half of the semicircle in FIG. The electric field of the signal light output from the optical converging circuit 1106a is linear between the points I 0 , I 1 , I 2 , and I 3 in a straight line passing through the origin 0 in FIG. The form to trace to.

これらの各点で原点0からの距離が異なるということは、それぞれの状態で電界振幅、又は光強度がそれぞれ異なっているということを表している。ここで、I0,I1,I2,I3各点の間隔を一定間隔にするためには、位相角の間隔、すなわち∠a0b,∠b0c,∠c0dが一定ではない点に注意を要する。つまり、4値電気駆動波形は、不等間隔の4値であることが要求される。 That the distance from the origin 0 is different at each of these points indicates that the electric field amplitude or the light intensity is different in each state. Here, in order to make the interval between the points I 0 , I 1 , I 2 , and I 3 constant, it should be noted that the phase angle intervals, that is, ∠a0b, ∠b0c, and ∠c0d are not constant. . In other words, the quaternary electric drive waveform is required to be four values at unequal intervals.

マッハツェンダー変調器1110bについても、同様に差動信号によりプッシュプル駆動されるため、出力信号のトレースは、4点の間を通直線状にトレースする形となる。2つのマッハツェンダー変調器1110a及びマッハツェンダー変調器1110bから出力された信号光は位相調整領域1107a,1107bにおいて互いの相対的な位相差がπ/2となるように調整されて光合流回路1108により足し合わされる。   Similarly, since the Mach-Zehnder modulator 1110b is push-pull driven by a differential signal, the output signal is traced linearly between four points. The signal lights output from the two Mach-Zehnder modulator 1110a and Mach-Zehnder modulator 1110b are adjusted in the phase adjustment regions 1107a and 1107b so that the relative phase difference between them is π / 2, and the light combining circuit 1108 Add together.

このため、マッハツェンダー変調器1110aから出力された信号光の電界のトレースと、マッハツェンダー変調器1110bから出力された信号光の電界のトレースは、直交する形で足し合わされることになり、出力導波路1109から出力される信号光の最終的なコンスタレーションは図12(d)に示されるような互いに直交する格子状に配置された16個の点となる。これが16値変調である16QAMのコンスタレーションである。   For this reason, the trace of the electric field of the signal light output from the Mach-Zehnder modulator 1110a and the trace of the electric field of the signal light output from the Mach-Zehnder modulator 1110b are added in an orthogonal manner. The final constellation of the signal light output from the waveguide 1109 is 16 points arranged in a lattice shape orthogonal to each other as shown in FIG. This is a 16QAM constellation which is 16-value modulation.

この場合も互いの相対的な位相差がπ/2となるように調整されて光合流回路1108により足し合わされる際には原理損失3dBが発生する。また、マッハツェンダー変調器1110aの出力とマッハツェンダー変調器1110bの出力はそれぞれビットとビットの変わり目において光強度が変化しているため、その足しあわせである光合流回路1108からの出力もビットの変わり目で大きく変化するという特徴がある。   Also in this case, when the relative phase difference is adjusted to be π / 2 and added by the optical combining circuit 1108, a principle loss of 3 dB occurs. Further, since the output of the Mach-Zehnder modulator 1110a and the output of the Mach-Zehnder modulator 1110b change the light intensity at the change of the bit and the bit, respectively, the output from the optical converging circuit 1108, which is the addition, also changes the change of the bit. There is a feature that changes greatly.

特表2004−516743号公報JP-T-2004-516743

Lutz Molle、外4名、“Polarization Multiplexed 20 Gbaud Square 16QAM Long−Haul Transmission over 1120 km using EDFA Amplification”、ECOC2009、2009年、p.Paper8.8.4Lutz Mole, four others, “Polarization Multiplexed 20 Gbaud Square 16QAM Long-Haul Transmission over 1120 km using EDFA Amplification”, EcoC 2009, 2009. Paper 8.8.4

しかしながら、従来のDPMZM変調器を用いた場合、MZ変調器の数が増えることによって、コストが増加するとともに、バイアス制御箇所が増加するという問題点があった。
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。
However, when the conventional DPMZM modulator is used, there is a problem in that the number of MZ modulators increases, so that the cost increases and the number of bias control points increases.
In addition, since the multi-value intervals of the multi-value electric signal must be set at unequal intervals and a high-resolution digital-analog converter (DAC) must be used, there is a problem that the cost increases. It was.

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。
また、ビットの変わり目において出力光強度が変動するため、相互位相変調等いわゆる伝送ファイバの非線形性の問題があった。
Furthermore, there is also a problem that a principle loss of 3 dB occurs due to the DPMZM configuration in which the phases of the two Mach-Zehnder modulators are orthogonalized and merged.
In addition, since the output light intensity fluctuates at the bit transition, there is a problem of non-linearity of the transmission fiber such as cross phase modulation.

以上のことから、本発明は、構成が簡単で低コスト、かつ制御が容易で低損失な光変調器を提供することを目的とする。   In light of the above, an object of the present invention is to provide an optical modulator that is simple in configuration, low in cost, easy to control, and low loss.

上記の課題を解決するための第1の発明に係る光変調器は、
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、
入射信号光を分岐する光分岐手段と、
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伝搬光の位相を変調する少なくとも2つの位相変調手段と、
前記少なくとも2つの位相変調手段からの出力を合流させる光合流手段と
を備え、
さらに、前記光分岐手段と前記光合流手段のうち少なくとも一方が非対称な分岐比又は合流比を有し、
前記少なくとも2つの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互いに異なるように設定される
ことを特徴とする。
An optical modulator according to a first invention for solving the above-described problem is
An optical modulator that converts an input electrical signal into a multilevel optical signal,
Optical branching means for branching incident signal light;
At least two phase modulation means connected to the output side of the optical branching means for modulating the phase of propagating light according to the electrical signal;
Optical merging means for merging outputs from the at least two phase modulation means,
Furthermore, at least one of the light branching means and the light joining means has an asymmetric branching ratio or joining ratio,
The intensity of the signal light guided to the output side from the at least two phase modulation means through the optical combining means is set to be different from each other.

上記の課題を解決するための第2の発明に係る光変調器は、
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、
入射信号光を分岐する光分岐手段と、
分岐された信号光を合流する光合流手段と、
マッハツェンダー干渉計を構成する前記光分岐手段と前記光合流手段を結ぶ少なくとも2本の導波路と、
前記少なくとも2本の導波路にそれぞれ位相変調手段と
を備え、
さらに、前記光分岐手段と前記光合流手段のうち少なくとも一方が非対称な分岐比又は合流比を有し、
前記位相変調手段を通過し、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信号光の伝搬経路に応じて互いに異なるように設定される
ことを特徴とする。
An optical modulator according to a second invention for solving the above-described problem is
An optical modulator that converts an input electrical signal into a multilevel optical signal,
Optical branching means for branching incident signal light;
An optical merging means for merging the branched signal light;
At least two waveguides connecting the optical branching means and the optical combining means constituting the Mach-Zehnder interferometer;
A phase modulation means for each of the at least two waveguides;
Furthermore, at least one of the light branching means and the light joining means has an asymmetric branching ratio or joining ratio,
The intensity of the signal light passing through the phase modulation means and guided to the output side through the optical converging means is set to be different from each other according to the propagation path of the signal light.

上記の課題を解決するための第3の発明に係る光変調器は、第1の発明又は第2の発明において、
前記出力側に導かれる信号光の強度が互いに1/4倍ずつ異なる
ことを特徴とする。
An optical modulator according to a third aspect of the present invention for solving the above problem is the first aspect of the invention or the second aspect of the invention.
The intensity of the signal light guided to the output side is different from each other by 1/4 times.

上記の課題を解決するための第4の発明に係る光変調器は、
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、
入射信号光を2:1の分岐比により2分岐する光分岐手段と、
前記第1の光分岐手段の出力側に接続され、前記電気信号に応じて伝搬光の位相を変調する2つの位相変調手段と、
前記2つの位相変調手段からの出力を2:1の合流比により合流させる光合流手段と
を備え、
前記2つの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4:1となるように前記光分岐手段と前記光合流手段が接続される
ことを特徴とする。
An optical modulator according to a fourth invention for solving the above-described problems is
An optical modulator that converts an input electrical signal into a multilevel optical signal,
Optical branching means for splitting the incident signal light into two parts with a branching ratio of 2: 1;
Two phase modulation means connected to the output side of the first optical branching means for modulating the phase of propagating light according to the electrical signal;
Optical merging means for merging the outputs from the two phase modulation means at a merging ratio of 2: 1;
The optical branching unit and the optical combining unit are connected so that the intensity of the signal light guided from the two phase modulation units to the output side through the optical combining unit is 4: 1.

上記の課題を解決するための第5の発明に係る光変調器は、第1の発明から第4の発明のいずれかひとつに係る光変調器において、
前記少なくとも2つの位相変調手段の全て、又は前記少なくとも2つの位相変調手段のうち1つの位相変調手段を除いた残りの位相変調手段に、伝搬するレーザ発振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。
An optical modulator according to a fifth aspect of the present invention for solving the above problem is the optical modulator according to any one of the first to fourth aspects of the invention,
Phase adjustment means for adjusting the phase of the laser oscillation light to be propagated is connected to all of the at least two phase modulation means or the remaining phase modulation means except for one of the at least two phase modulation means. It is characterized by being.

上記の課題を解決するための第6の発明に係る光変調器は、第1の発明から第5の発明のいずれかひとつに係る光変調器において、
前記少なくとも2つの位相変調手段の全て、又は前記少なくとも2つの位相変調手段のうち1つの位相変調手段を除いた残りの位相変調手段に、前記少なくとも2つの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が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調整手段が接続される
ことを特徴とする。
An optical modulator according to a sixth aspect of the present invention for solving the above problem is the optical modulator according to any one of the first to fifth aspects of the invention,
Output from the at least two phase modulation means via the optical merging means to all of the at least two phase modulation means or to the remaining phase modulation means excluding one of the at least two phase modulation means. Phase adjusting means for adjusting the phase of the signal light propagating so that the phase difference of the signal light guided to the side becomes an integer multiple of 0 degree or 90 degrees is connected.

上記の課題を解決するための第7の発明に係る光変調器は、第1の発明から第6の発明のいずれかひとつに係る光変調器において、
前記少なくとも2つの位相変調手段の全て、又は前記少なくとも2つの位相変調手段のうち1つの位相変調手段を除いた残りの位相変調手段に、伝搬するレーザ発振光の強度を調整する強度調整手段が接続される
ことを特徴とする。
An optical modulator according to a seventh aspect of the present invention for solving the above problem is the optical modulator according to any one of the first to sixth aspects of the invention,
Intensity adjusting means for adjusting the intensity of the propagating laser oscillation light is connected to all of the at least two phase modulating means or the remaining phase modulating means excluding one of the at least two phase modulating means. It is characterized by being.

上記の課題を解決するための第8の発明に係る光変調器は、第7の発明に係る光変調器において、
前記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。
An optical modulator according to an eighth aspect of the present invention for solving the above problem is the optical modulator according to the seventh aspect of the present invention.
As the intensity adjusting means, an absorbing means for absorbing propagating signal light or an amplifying means for amplifying propagating signal light is connected.

上記の課題を解決するための第9の発明に係る光変調器は、第7の発明に係る光変調器において、
前記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。
An optical modulator according to a ninth aspect of the present invention for solving the above problem is the optical modulator according to the seventh aspect of the invention,
A Mach-Zehnder interferometer is connected as the intensity adjusting means.

上記の課題を解決するための第10の発明に係る光変調器は、第1の発明から第9の発明に係る光変調器において、
前記光分岐手段が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。
An optical modulator according to a tenth aspect of the present invention for solving the above problems is the optical modulator according to the first to ninth aspects of the invention.
The optical branching means is one of a multimode interference coupler, a funnel coupler, a directional coupler, and a Y-shaped optical combiner.

上記の課題を解決するための第11の発明に係る光変調器は、第1の発明から第10の発明に係る光変調器において、
前記光合流手段が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。
An optical modulator according to an eleventh aspect of the present invention for solving the above problems is the optical modulator according to the first to tenth aspects of the invention.
The optical combining means is any of a multimode interference coupler, a funnel type coupler, a directional coupler, and a Y-shaped optical combiner.

本発明によれば、構成が簡単で低コスト、かつ制御が容易で低損失な光変調器を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical modulator having a simple configuration, low cost, easy control, and low loss.

本発明の第1の実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the optical modulator which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第1の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。It is a figure for demonstrating the constellation of the optical modulator which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明に係る非対称分岐比を有する光分岐手段又は非対称合流比を有する光合流手段の構成例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the example of a structure of the optical branching means which has an asymmetric branching ratio, or the optical joining means which has an asymmetrical joining ratio which concerns on this invention. 本発明の第2の実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the optical modulator which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の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。It is a figure for demonstrating the constellation of the optical modulator which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the optical modulator which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the optical modulator which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第4の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。It is a figure for demonstrating the constellation of the optical modulator which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第5の実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the optical modulator which concerns on the 5th Example of this invention. 本発明の第6の実施例に係る光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the optical modulator which concerns on the 6th Example of this invention. 従来のDPMZMの構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of conventional DPMZM. 従来の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。It is a figure for demonstrating the constellation of the conventional optical modulator.

以下、本発明に係る光変調器を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments for implementing an optical modulator according to the present invention will be described with reference to the drawings.

以下、本発明に係る光変調器の第1の実施例について説明する。
本実施例に係る光変調器は、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ことを特徴としている。
The first embodiment of the optical modulator according to the present invention will be described below.
The optical modulator according to this embodiment is characterized in that multilevel modulation is realized based on an MZ modulator in which two phase modulators are connected in parallel.

ここで、本実施例に係る光変調器について説明をする前に、光分岐回路の分岐比、光合流回路の合流比について定義する。
今、光分岐回路に光が入射し、複数の出力ポート(例えばn本)にp1%、p2%、・・・Pn%がそれぞれ出力されたとするとき、p1:p2:・・・:Pnを分岐比と定義する。n=2の場合、両ポートに50%ずつ出力されれば分岐比は50:50=1:1の対称分岐であり、また第1のポートに20%、第2のポートに80%であれば分岐比は20:80=1:4の非対称分岐となる。
Here, before describing the optical modulator according to the present embodiment, the branching ratio of the optical branching circuit and the converging ratio of the optical combining circuit will be defined.
When light is incident on the optical branch circuit and p 1 %, p 2 %,... P n % are output to a plurality of output ports (for example, n ports), p 1 : p 2 : ..: Pn is defined as the branching ratio. When n = 2, if 50% is output to both ports, the branching ratio is 50: 50 = 1: 1 symmetrical branch, 20% for the first port and 80% for the second port. For example, the branching ratio is 20: 80 = 1: 4.

一方、合流比については、複数の入力ポートがあり、1番目の導波路に入射した光のp1%が出力され、2番目の導波路に入射した光のp2%が出力され、・・・n番目の導波路に入射した光のpn%が出力されるとき、p1:p2:・・・:Pnを合流比と定義する。したがって、ある光分岐回路を逆方向から使用して光合流回路とした場合にはその分岐比と合流比は一致する。 On the other hand, as for the merge ratio, there are a plurality of input ports, p 1 % of the light incident on the first waveguide is output, and p 2 % of the light incident on the second waveguide is output. When p n % of the light incident on the nth waveguide is output, p 1 : p 2 :...: P n is defined as the merge ratio. Therefore, when a certain optical branch circuit is used from the reverse direction to form an optical merge circuit, the branch ratio and the merge ratio coincide.

図1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1中、101は入力導波路、102は非対称な分岐比を有する光分岐手段である光分岐回路、103a,103bは接続導波路、104a,104bは位相変調器、105a,105bは接続導波路、106は非対称な合流比を有する光合流手段である光合流回路、107は出力導波路をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical modulator according to the present embodiment.
In FIG. 1, 101 is an input waveguide, 102 is an optical branching circuit which is an optical branching means having an asymmetric branching ratio, 103a and 103b are connection waveguides, 104a and 104b are phase modulators, and 105a and 105b are connection waveguides. , 106 are optical merging circuits which are optical merging means having an asymmetric merging ratio, and 107 indicates an output waveguide.

信号光は、まず入力導波路101から入射し、光分岐回路102により2分岐され接続導波路103a及び導波路103bを介して位相変調器104a及び位相変調器104bに導かれる。   The signal light first enters from the input waveguide 101, is branched into two by the optical branch circuit 102, and is guided to the phase modulator 104a and the phase modulator 104b via the connection waveguide 103a and the waveguide 103b.

光分岐回路102の分岐比は、2:1となるように設定されており、入力信号光は、接続導波路104aに強度で2/3(電界では√(2/3))が、接続導波路103bに強度で1/3(電界では√(1/3))が出力される。位相変調器104a,104bは、それぞれが独立な電気駆動信号により駆動される。そこで、ここでは、差動信号によるプッシュプル駆動の変調器と区別してデュアルドライブマッハツェンダー変調器(DDMZM:Dual Drive MZM)と呼ぶことにする。   The branching ratio of the optical branching circuit 102 is set to be 2: 1, and the input signal light has an intensity of 2/3 (√ (2/3) in the electric field) in the connection waveguide 104a. 1/3 in intensity (√ (1/3) in electric field) is output to the waveguide 103b. The phase modulators 104a and 104b are each driven by an independent electric drive signal. Therefore, in this case, the dual drive Mach-Zehnder modulator (DDMZM: Dual Drive MZM) is distinguished from a push-pull drive modulator using a differential signal.

ここで、DDMZMの多値変調動作について説明する。
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、駆動電気信号は、最大振幅が半波長電圧の1.5倍の4値の信号となる。いま、位相変調器104aが4値の電気信号により変調されているとすると、位相変調器104aから出射される信号光の電界は位相角0から1.5πの間を3分割する形になるため、図2(a)の円周上をトレースする形で90度ずつ角度の異なるA,B,C,D点の間を駆動電気信号に応じて往復する。
Here, the multilevel modulation operation of DDMZM will be described.
FIG. 2 is a diagram for explaining the constellation of the optical modulator according to the present embodiment.
When 16-value modulation is performed using DDMZM, the drive electrical signal is a 4-value signal whose maximum amplitude is 1.5 times the half-wave voltage. Assuming that the phase modulator 104a is modulated by a quaternary electrical signal, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 104a is divided into three parts between phase angles 0 and 1.5π. In the form of tracing on the circumference of FIG. 2 (a), it reciprocates between points A, B, C, and D having different angles by 90 degrees according to the drive electric signal.

ここで、図2(a)では、IQ座標に対し45度傾いた位置、すなわちA点を基準点、すなわち位相角0に対応させた。本実施例に係る光変調器においては、A,B,C,D角点の間隔を等間隔にするために必要な位相角の差分は、全て90度一定であるため、必要な4値の電気駆動信号の振幅の差分も等間隔となっている。   Here, in FIG. 2A, the position inclined 45 degrees with respect to the IQ coordinate, that is, the point A is made to correspond to the reference point, that is, the phase angle 0. In the optical modulator according to the present embodiment, the phase angle differences necessary for making the intervals of the A, B, C, and D corner points equal are all 90 degrees constant. Differences in the amplitude of the electric drive signal are also equally spaced.

位相変調器104bについても同様に、半波長電圧の1.5倍の4値の電気信号により変調されているとすると、位相変調器104bから出射される信号光の電界は、位相角0から1.5πの間を3分割する形になるため、図2(a)のような、位相変調器104aからの出力と同様な電界の軌跡が得られる。   Similarly, assuming that the phase modulator 104b is modulated by a four-valued electrical signal that is 1.5 times the half-wave voltage, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 104b has a phase angle of 0 to 1. .5π is divided into three, so that the electric field locus similar to the output from the phase modulator 104a as shown in FIG.

位相変調器104a,104bから出力された信号光は、接続導波路105a,105bを経て光合流回路106において合流される。光合流回路106の光合流比は2:1となるように設定されており、その接続方法は、接続導波路105aから入射した信号光強度の2/3(電界では√(2/3))が、また接続導波路105bから入射した信号光強度の1/3(電界では√(1/3))が出力導波路107から出力されるように接続されている。   The signal lights output from the phase modulators 104a and 104b are combined in the optical combining circuit 106 via the connection waveguides 105a and 105b. The optical converging ratio of the optical converging circuit 106 is set to be 2: 1, and the connection method is 2/3 of the intensity of the signal light incident from the connection waveguide 105a (√ (2/3) in electric field). However, 1/3 of the signal light intensity incident from the connection waveguide 105b (√ (1/3) in the electric field) is output from the output waveguide 107.

その結果、入力導波路101から光分岐回路102、接続導波路103a、位相変調器104a、接続導波路105a、光合流回路106という第1の経路を経た信号光の電界は、入力導波路101に入射した信号光と比較して、√(2/3)×√(2/3)=2/3となる。   As a result, the electric field of the signal light from the input waveguide 101 through the first path of the optical branch circuit 102, the connection waveguide 103a, the phase modulator 104a, the connection waveguide 105a, and the optical converging circuit 106 is input to the input waveguide 101. Compared with the incident signal light, √ (2/3) × √ (2/3) = 2/3.

一方、入力導波路101から光分岐回路102、接続導波路103b、位相変調器104b、接続導波路105b、光合流回路106という第2の経路を経た信号光の電界は、√(1/3)×√(1/3)=1/3となるため、光合流回路106から出力される信号光は、第1の経路を経由した信号光と第2の経路を経由した信号光の電界振幅の差が3dB、すなわち強度差が6dBとなる。   On the other hand, the electric field of the signal light from the input waveguide 101 through the second path of the optical branch circuit 102, the connection waveguide 103b, the phase modulator 104b, the connection waveguide 105b, and the optical converging circuit 106 is √ (1/3) Since x√ (1/3) = 1/3, the signal light output from the optical converging circuit 106 has electric field amplitudes of the signal light passing through the first path and the signal light passing through the second path. The difference is 3 dB, that is, the intensity difference is 6 dB.

このとき、位相変調器104aを含む第1の経路から出力された信号光の電界のトレースと、位相変調器104bを含む第2の経路から出力された信号光の電界のトレースは、出力導波路107から出力される際に強度差6dBが生じる状態になるように足し合わされることになるため、出力導波路107から出力される信号光の最終的なコンスタレーションは図2(b)に●で示されるような、大きな円周上に配置された4つの点A,B,C,Dをそれぞれ中心として、大きな円の半分の半径を有する小さな円周上に4つの点が配置された16個の点となる。   At this time, the trace of the electric field of the signal light output from the first path including the phase modulator 104a and the trace of the electric field of the signal light output from the second path including the phase modulator 104b are output waveguides. Since it is added so that an intensity difference of 6 dB is generated when it is output from the output 107, the final constellation of the signal light output from the output waveguide 107 is indicated by ● in FIG. As shown in the figure, four points A, B, C, and D arranged on a large circumference are centered on four points, and four points are arranged on a small circumference having a half radius of the large circle. It becomes the point.

例えば、位相変調器104aから出力された信号光のコンスタレーションが図2(b)に示されるB点であるとした時、位相変調器104bから出力された信号光が足し合わされた場合の電界のトレースはB点を中心とした小さな半径の円周上をa,b,c,dの間で往復する。これは電界のベクトルの足し算を考えると理解しやすい。   For example, assuming that the constellation of the signal light output from the phase modulator 104a is point B shown in FIG. 2B, the electric field of the signal light output from the phase modulator 104b is added. The trace reciprocates between a, b, c, and d on the circumference of a small radius centered on point B. This is easy to understand considering the addition of electric field vectors.

ここで、小さな円の半径が大きな円の半径の1/2となる理由について簡単に説明する。
上述のように位相変調器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、光合流回路106で合流され、出力導波路107から出力される時の強度差は6dBとなっている。図2の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、すなわち大きな円の半径の1/2が小さい円の半径となる。
Here, the reason why the radius of the small circle is ½ of the radius of the large circle will be briefly described.
As described above, the signal light that has passed through the phase modulator 104a and the signal light that has passed through the phase modulator 104b are merged by the optical merge circuit 106, and the intensity difference when output from the output waveguide 107 is 6 dB. ing. Since the constellation diagram of FIG. 2 is a diagram showing the trace of the electric field of light, the electric field intensity difference 3 dB corresponding to the optical intensity difference 6 dB, that is, ½ of the radius of the large circle is the radius of the small circle.

ここで、再びコンスタレーションの説明にもどると、図2(b)のA点、C点、D点についても上述のB点に関する議論と同様な議論が成り立つ。したがって、本実施例におけるコンスタレーションは図2(b)のA,B,C,Dをそれぞれ中心として、大きな円の半分の半径を有する小さな円周上に4つの点が配置された16個の点となることが理解できる。   Here, returning to the description of the constellation, the same discussion as the discussion regarding the B point described above also holds for the A point, the C point, and the D point in FIG. Therefore, the constellation in this embodiment has 16 constellations in which four points are arranged on a small circumference having a half radius of a large circle with A, B, C, and D in FIG. It can be understood that this is a point.

本実施例におけるコンスタレーションを図12(d)に示した従来例のコンスタレーションと比較すると、本実施例において従来の直交変調器を用いた場合と同様な16値変調である16QAMのコンスタレーションが得られていることがわかる。すなわち、本実施例に示される構成を用いることにより、構成が簡単で低コスト、かつ制御が容易で低損失な光多値変調用の光変調器を実現することが可能となる。   When the constellation in this embodiment is compared with the constellation of the conventional example shown in FIG. 12 (d), the constellation of 16QAM, which is 16-value modulation similar to the case where the conventional quadrature modulator is used in this embodiment, is obtained. It turns out that it is obtained. That is, by using the configuration shown in the present embodiment, it is possible to realize an optical modulator for optical multilevel modulation with a simple configuration, low cost, easy control, and low loss.

ここで、本実施例においては、従来の直交変調器を用いた場合に本質的に生じていた3dBの過剰損が生じないことを指摘しておく。
上述の通り、入力導波路101から光分岐回路102、接続導波路103a、位相変調器104a、接続導波路105a、光合流回路106という第1の経路を経た信号光の電界振幅は、√(2/3)×√(2/3)=2/3となる。
Here, in this embodiment, it is pointed out that the 3 dB excess loss that is essentially generated when the conventional quadrature modulator is used does not occur.
As described above, the electric field amplitude of the signal light from the input waveguide 101 through the first path of the optical branch circuit 102, the connection waveguide 103a, the phase modulator 104a, the connection waveguide 105a, and the optical converging circuit 106 is √ (2 / 3) × √ (2/3) = 2/3.

一方、入力導波路101から光分岐回路102、接続導波路103b、位相変調器104b、接続導波路105b、光合流回路106という第2の経路を経た信号光の電界振幅は、√(1/3)×√(1/3)=1/3となる。   On the other hand, the electric field amplitude of the signal light passing from the input waveguide 101 through the second path of the optical branching circuit 102, the connecting waveguide 103b, the phase modulator 104b, the connecting waveguide 105b, and the optical combining circuit 106 is √ (1/3) ) × √ (1/3) = 1/3.

この2つの信号光の電界が同位相で足し合わされたとき、電界振幅は、2/3+1/3=1となり、また光強度も電界振幅の2乗することにより12=1となるため、入力導波路101に入射した信号光の電界、又は光強度が損失無く出力導波路107に出力されることが理解できる。 When the electric fields of these two signal lights are added in the same phase, the electric field amplitude is 2/3 + 1/3 = 1, and the light intensity is 1 2 = 1 by the square of the electric field amplitude. It can be understood that the electric field or light intensity of the signal light incident on the waveguide 101 is output to the output waveguide 107 without loss.

また、本実施例に係る光変調器の構成では、第1の経路を経た信号光、第2の経路を経た信号光ともに光強度は一定であるため、その足しあわせである光合流回路106からの出力光も、従来の直交変調器を用いた場合に比べ、変調出力光信号の強度変動が少なくなるために、本実施例に係る光変調器の構成により発生した変調光信号は、ファイバの非線形性による弊害を受けにくいといった利点がある。   In the configuration of the optical modulator according to the present embodiment, since the light intensity is constant for both the signal light that has passed through the first path and the signal light that has passed through the second path, As compared with the case of using the conventional quadrature modulator, the intensity fluctuation of the modulated output optical signal is reduced, and the modulated optical signal generated by the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is There is an advantage that it is not easily affected by non-linearity.

本実施例で用いる光分岐手段である光分岐回路102、及び光合流手段である光合流回路106については特にその構成を限定するものではなく、Y分岐回路、方向性結合器、ファネル型カプラ、多モード導波路の干渉効果を用いたMMIカプラ等、どのような構成のものを用いても同様な効果を得ることが可能である。   The configuration of the optical branching circuit 102 that is the optical branching unit and the optical combining circuit 106 that is the optical combining unit used in the present embodiment is not particularly limited, and a Y branching circuit, a directional coupler, a funnel type coupler, A similar effect can be obtained by using any configuration such as an MMI coupler using the interference effect of a multimode waveguide.

例えば、図3(a)に示した形状のMMIカプラは非対称な分岐動作が可能である。図3(a)中、301a,301bは入力導波路、302は多モード干渉領域、303a,303bは分岐出力用導波路をそれぞれ示している。   For example, the MMI coupler having the shape shown in FIG. 3A can perform an asymmetric branching operation. In FIG. 3A, 301a and 301b are input waveguides, 302 is a multimode interference region, and 303a and 303b are branch output waveguides.

図3(a)に示すように、多モード干渉領域302の形状を矩形から変形させることにより、分岐比を調整することが可能である。このため、本発明に係る光変調器における非対称分岐比/合流比を有する光分岐手段/光合流手段として使用することが可能である。   As shown in FIG. 3A, the branching ratio can be adjusted by changing the shape of the multimode interference region 302 from a rectangle. Therefore, the optical modulator according to the present invention can be used as an optical branching unit / optical combining unit having an asymmetric branching ratio / merging ratio.

また、分岐比が対称な通常の光分岐回路/光合流回路を用い非対称分岐比を有する光分岐手段を構成することも可能である。一例を図3(b)に示す。
図3(b)中、304は入力導波路、305は分岐比が1:1の対称光分岐回路、306は接続導波路、307は位相調整領域、308は2入力2出力で分岐比が1:1の対称合分器回路、すなわち、通常の3dBカプラを、また、309,310は分岐出力用導波路をそれぞれ示している。
It is also possible to configure an optical branching means having an asymmetric branching ratio using a normal optical branching circuit / optical converging circuit having a symmetrical branching ratio. An example is shown in FIG.
In FIG. 3B, 304 is an input waveguide, 305 is a symmetrical optical branch circuit having a branching ratio of 1: 1, 306 is a connecting waveguide, 307 is a phase adjustment region, 308 is two inputs and two outputs, and a branching ratio is 1. 1 symmetric multiplexer / demultiplexer circuit, that is, a normal 3 dB coupler, and reference numerals 309 and 310 denote branch output waveguides.

入力導波路304、対称光分岐回路305、接続導波路306、位相調整領域307、対称合分器回路308、分岐出力用導波路309,310まででマッハツェンダー干渉計を構成しているため、入力導波路304から入射した信号光は、位相調整領域307における位相状態に応じて、出力用導波路309もしくは出力用導波路310又は出力用導波路309及び出力用導波路310の両方に出力される。   The input waveguide 304, the symmetric optical branch circuit 305, the connection waveguide 306, the phase adjustment region 307, the symmetric coupler circuit 308, and the branch output waveguides 309 and 310 constitute a Mach-Zehnder interferometer. The signal light incident from the waveguide 304 is output to the output waveguide 309 or the output waveguide 310 or both the output waveguide 309 and the output waveguide 310 according to the phase state in the phase adjustment region 307. .

したがって、位相調整領域307において位相を適切に制御することにより所望の分岐比で光を分岐出力用導波路309及び分岐出力用導波路310に分岐することが可能となり、非対称分岐比を有する光分岐手段として使用することができる。   Accordingly, by appropriately controlling the phase in the phase adjustment region 307, it becomes possible to branch light into the branch output waveguide 309 and the branch output waveguide 310 at a desired branch ratio, and an optical branch having an asymmetric branch ratio. It can be used as a means.

さらに、若干の損失を許容すれば、簡易な方法で非対称分岐比を有する光分岐手段を提供することも可能である。図3(c)にその構成を示す。
図3(c)中、311は入力導波路、312,313は分岐比が1:1の対称光分岐回路、314,315は分岐出力用導波路、316は導波路をそれぞれ示している。
Furthermore, if a slight loss is allowed, it is possible to provide an optical branching means having an asymmetric branching ratio by a simple method. FIG. 3C shows the configuration.
In FIG. 3C, 311 is an input waveguide, 312 and 313 are symmetrical optical branch circuits with a branching ratio of 1: 1, 314 and 315 are waveguides for branch output, and 316 is a waveguide.

入力導波路311から入射した信号光は、対称光分岐回路312で2分岐され1/2の光パワーが分岐出力用導波路314へ、残り1/2の光パワーが対称光分岐回路313に導かれる。   The signal light incident from the input waveguide 311 is branched into two by the symmetric optical branch circuit 312, and ½ optical power is guided to the branch output waveguide 314, and the remaining ½ optical power is guided to the symmetric optical branch circuit 313. It is burned.

対称光分岐回路313に入射した信号光は、対称光分岐回路313で2分岐され1/2の光パワーが分岐出力用導波路315へ、残り1/2の光パワーが導波路316に導かれる。   The signal light incident on the symmetric optical branch circuit 313 is branched into two by the symmetric optical branch circuit 313, and ½ optical power is guided to the branch output waveguide 315, and the remaining ½ optical power is guided to the waveguide 316. .

今、分岐出力用導波路315へ出力された信号光強度について考えると、入力導波路311から入射した信号光に比較して1/2×1/2=1/4の強度となっており、1/2の光パワーが出力された分岐出力用導波路314と比較すると、分岐出力用導波路314と分岐出力用導波路315の分岐比は2:1となっていることがわかる。このとき、導波路316から出力される信号光は使用しない。   Considering the intensity of the signal light output to the branch output waveguide 315, the intensity is 1/2 × 1/2 = 1/4 compared to the signal light incident from the input waveguide 311. It can be seen that the branching ratio between the branching output waveguide 314 and the branching output waveguide 315 is 2: 1 when compared with the branching output waveguide 314 that outputs ½ optical power. At this time, the signal light output from the waveguide 316 is not used.

したがって、導波路316から出力される信号光を損失として考えると、図3(c)の構成は分岐出力用導波路314と分岐出力用導波路315に対して非対称分岐比を有する光分岐手段と考えることができる。   Therefore, when the signal light output from the waveguide 316 is considered as a loss, the configuration of FIG. 3C is an optical branching unit having an asymmetric branching ratio with respect to the branching output waveguide 314 and the branching output waveguide 315. Can think.

なお、光分岐手段は、入口と出口を逆にすれば光合流手段として動作するため、図3(b)及び図3(c)において説明した構成は全てそのまま非対称な分岐比を有する光合流手段106として使用可能なことはいうまでもない。   Since the optical branching unit operates as an optical merging unit if the entrance and the outlet are reversed, the configurations described in FIGS. 3B and 3C all have an asymmetric branching ratio as they are. Needless to say, it can be used as 106.

さらに、図3(c)に示した構成を光分岐手段101及び光合流手段106として用いた場合でも、導波路316から出力される信号光を捨ててしまうことによる損失は、従来の直交変調器の原理損失3dBよりは小さいため、本発明に係る光変調器の特徴である低損失な光多値変調用の変調器は実現される。   Further, even when the configuration shown in FIG. 3C is used as the optical branching unit 101 and the optical combining unit 106, the loss caused by discarding the signal light output from the waveguide 316 is not caused by the conventional quadrature modulator. Therefore, the low-loss optical multilevel modulation modulator, which is a feature of the optical modulator according to the present invention, is realized.

本実施例に係る光変調器の構成において用いるマッハツェンダー変調器の構造及び材質に関しては、特に制約を設けるものではなく、LiNbO3に代表されるような誘電体材料、InP系、GaAs系に代表されるような化合物半導体材料、Si等の半導体材料、ポリマー系材料等、通常変調器として使用可能なすべての材料系、言い換えれば電圧印加、電流注入、加熱、冷却、光照射、その他、外部制御により屈折率が可変できるすべての材料系について本実施例に係る光変調器の構成をとることにより上述したような効果が期待できる。 The structure and material of the Mach-Zehnder modulator used in the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is not particularly limited, and is typically a dielectric material typified by LiNbO 3 , InP-based, or GaAs-based. Compound materials, semiconductor materials such as Si, polymer materials, etc. All material systems that can normally be used as modulators, in other words, voltage application, current injection, heating, cooling, light irradiation, etc., external control By taking the configuration of the optical modulator according to the present embodiment for all material systems in which the refractive index can be varied by the above, the effects as described above can be expected.

また、導波路構造に関しても、特に制約を設けるものではなく、埋め込み構造、リッジ構造、ハイメサ構造等を信号光が伝搬可能な導波構造であれば本構成をとることにより同様な効果が期待できる。   The waveguide structure is not particularly limited, and a similar effect can be expected by adopting this configuration as long as the waveguide structure is capable of propagating signal light, such as a buried structure, a ridge structure, and a high mesa structure. .

以下、本発明に係る光変調器の第2の実施例について説明する。
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、401は入力導波路、402は非対称な分岐比を有する光分岐手段である光分岐回路、403a,403bは接続導波路、404a,404bは位相変調器、405a,405bは接続導波路、406は非対称な合流比を有する光合流手段である光合流回路、407は出力導波路、408a,408b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。
The second embodiment of the optical modulator according to the present invention will be described below.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical modulator according to the present embodiment.
In FIG. 4, 401 is an input waveguide, 402 is an optical branching circuit which is an optical branching means having an asymmetric branching ratio, 403a and 403b are connection waveguides, 404a and 404b are phase modulators, and 405a and 405b are connection waveguides. , 406 are optical combining circuits which are optical combining means having an asymmetric combining ratio, 407 is an output waveguide, and 408a and 408b are phase adjustment regions which are phase adjusting means.

本実施例に係る光変調器の動作原理は、位相調整領域408a,408bの動作に関する点を除けば、図1に示した第1の実施例に係る光変調器と同様であり、入力導波路401、光分岐回路402、接続導波路403a,403b、位相変調器404a,404b、接続導波路405a,405b、光合流回路406、出力導波路407を、それぞれ入力導波路101、光分岐回路102、接続導波路103a,103b、位相変調器104a,104b、接続導波路105a,105b、光合流回路106、出力導波路107と読み替えることにより、その動作を説明することができる。   The operating principle of the optical modulator according to the present embodiment is the same as that of the optical modulator according to the first embodiment shown in FIG. 1 except for the point relating to the operation of the phase adjustment regions 408a and 408b. 401, an optical branch circuit 402, connection waveguides 403a and 403b, phase modulators 404a and 404b, connection waveguides 405a and 405b, an optical merge circuit 406, and an output waveguide 407, respectively, an input waveguide 101, an optical branch circuit 102, By replacing the connection waveguides 103a and 103b, the phase modulators 104a and 104b, the connection waveguides 105a and 105b, the optical converging circuit 106, and the output waveguide 107, the operation can be explained.

すなわち、信号光は、まず入力導波路401から入射し、光分岐回路402により2分岐され接続導波路403a及び接続導波路403bを介して位相変調器404a及び位相変調器404bに導かれる。位相変調器404a,404bはそれぞれが独立な電気駆動信号により駆動される。   That is, the signal light first enters the input waveguide 401, is branched into two by the optical branch circuit 402, and is guided to the phase modulator 404a and the phase modulator 404b via the connection waveguide 403a and the connection waveguide 403b. The phase modulators 404a and 404b are each driven by an independent electric drive signal.

第1の実施例と同様、駆動電気信号は、最大振幅が半波長電圧の1.5倍の4値の信号となる。今、位相変調器404aが4値の電気信号により変調されているとすると、位相変調器404aから出射される信号光の電界は、位相角0から1.5πの間を3分割する形になるため第1の実施例に係る光変調器と同様に、図2(a)の円周上をトレースする形で90度ずつ角度の異なるA,B,C,D点の間を駆動電気信号に応じて往復する。   As in the first embodiment, the drive electric signal is a quaternary signal whose maximum amplitude is 1.5 times the half-wave voltage. Assuming that the phase modulator 404a is modulated by a quaternary electric signal, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 404a is divided into three parts between phase angles 0 and 1.5π. Therefore, similarly to the optical modulator according to the first embodiment, the driving electric signals are provided between points A, B, C, and D having different angles by 90 degrees while tracing the circumference of FIG. Make a round trip accordingly.

本実施例に係る光変調器においても、A,B,C,D角点の間隔を等間隔にするために必要な位相角の差分は、全て90度一定であるため、必要な4値の電気駆動信号の振幅の差分も等間隔となっている。   Also in the optical modulator according to the present embodiment, the difference in phase angle necessary for making the intervals of the A, B, C, and D corner points equal is constant by 90 degrees, and therefore, the necessary four values are obtained. Differences in the amplitude of the electric drive signal are also equally spaced.

位相変調器404bについても同様に、半波長電圧の1.5倍の4値の電気信号により変調されているとすると、位相変調器404bから出射される信号光の電界は、位相角0から1.5πの間を3分割する形になるため、位相変調器404aからの出力と同様な電界の軌跡が得られる。   Similarly, assuming that the phase modulator 404b is modulated by a four-value electric signal that is 1.5 times the half-wave voltage, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 404b has a phase angle of 0 to 1. .5π is divided into three, so that the electric field locus similar to the output from the phase modulator 404a can be obtained.

位相変調器404a,404bから出力された信号光は、接続導波路405a,405bを経て光合流回路406において合流される。光合流回路406の光合流比は、2:1となるように設定されており、その接続方法は、接続導波路405aから入射した信号光強度の2/3(電界では√(2/3))が、また接続導波路405bから入射した信号光強度の1/3(電界では√(1/3))が、出力導波路407から出力されるように接続されている。   The signal lights output from the phase modulators 404a and 404b are combined in the optical combining circuit 406 via the connection waveguides 405a and 405b. The optical converging ratio of the optical converging circuit 406 is set to be 2: 1, and the connection method is 2/3 of the signal light intensity incident from the connection waveguide 405a (√ (2/3) in the electric field) ), And 1/3 of the signal light intensity incident from the connection waveguide 405b (√ (1/3) in the electric field) is output from the output waveguide 407.

その結果、入力導波路401から光分岐回路402、接続導波路403a、位相変調器404a、接続導波路405a、光合流回路406という第1の経路を経た信号光の電界は、入力導波路401に入射した信号光と比較して、√(2/3)×√(2/3)=2/3となる。   As a result, the electric field of the signal light from the input waveguide 401 through the first path of the optical branch circuit 402, the connection waveguide 403 a, the phase modulator 404 a, the connection waveguide 405 a, and the optical combining circuit 406 is input to the input waveguide 401. Compared with the incident signal light, √ (2/3) × √ (2/3) = 2/3.

一方、入力導波路401から光分岐回路402、接続導波路403b、位相変調器404b、接続導波路405b、光合流回路406という第2の経路を経た信号光の電界は、√(1/3)×√(1/3)=1/3となるため、光合流回路406から出力される信号光は、第1の経路を経由した信号光の電界振幅と、第2の経路を経由した信号光の電界振幅の差が3dB、すなわち強度差が6dBとなる。   On the other hand, the electric field of the signal light from the input waveguide 401 through the second path of the optical branch circuit 402, the connection waveguide 403b, the phase modulator 404b, the connection waveguide 405b, and the optical merge circuit 406 is √ (1/3) Since x√ (1/3) = 1/3, the signal light output from the optical converging circuit 406 includes the electric field amplitude of the signal light passing through the first path and the signal light passing through the second path. The difference in the electric field amplitude is 3 dB, that is, the intensity difference is 6 dB.

このとき、位相変調器404aを含む第1の経路から出力された信号光の電界のトレースと、位相変調器404bを含む第2の経路から出力された信号光の電界のトレースは、出力導波路407から出力される際に強度差6dBが生じる状態になるように足し合わされることとなる。   At this time, the trace of the electric field of the signal light output from the first path including the phase modulator 404a and the trace of the electric field of the signal light output from the second path including the phase modulator 404b are output waveguides. When output from 407, they are added so that an intensity difference of 6 dB occurs.

このため、図1に示した第1の実施例に係る光変調器と同様に、出力導波路407から出力される信号光の最終的なコンスタレーションは図2(b)に●で示されるような、大きな円周上に配置された4つの点A,B,C,Dをそれぞれ中心として、大きな円の半分の半径を有する小さな円周上に4つの点が配置された16個の点となる。すなわち、本実施例に係る光変調器の構成をもちいることにより、構成が簡単で低コスト、かつ制御が容易で低損失な光多値変調用の変調器を実現することが可能となる。   For this reason, the final constellation of the signal light output from the output waveguide 407 is indicated by ● in FIG. 2B, as in the optical modulator according to the first embodiment shown in FIG. 16 points having four points arranged on a small circumference having a half radius of the large circle, each centered on four points A, B, C, and D arranged on the large circumference, Become. That is, by using the configuration of the optical modulator according to the present embodiment, it is possible to realize a modulator for optical multilevel modulation that has a simple configuration, low cost, easy control, and low loss.

ここで、位相調整領域408a,408bの働きについて説明する。
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403a又は接続導波路403bから接続導波路405a又は接続導波路405b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、上述した第1の経路と第2の経路の間に光路長差が発生し、位相変調器404a及び位相変調器404bをそれぞれを経由した信号光が光合流回路406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。
Here, the function of the phase adjustment regions 408a and 408b will be described.
If the element is ideally manufactured, it is possible to realize a modulator for optical multilevel modulation with the configuration described in the first embodiment. However, when an element is actually manufactured, a small number of the waveguides constituting the arm region of the Mach-Zehnder interferometer respectively composed of the connection waveguide 403a or the connection waveguide 403b to the connection waveguide 405a or the connection waveguide 405b are used. The manufacturing error becomes the optical path length difference between both arms, the optical path length difference is generated between the first path and the second path described above, and the signal light passing through the phase modulator 404a and the phase modulator 404b is optical. There is a possibility that a phase difference may occur when the merging circuit 406 adds them.

本実施例に係る光変調器においては、マッハツェンダー干渉計のアームに位相調子領域408a,408bを設けることにより、この位相差を調整可能として素子の作製トレランス、歩留まりを向上することが可能となる。   In the optical modulator according to the present embodiment, the phase difference regions 408a and 408b are provided in the arm of the Mach-Zehnder interferometer, thereby making it possible to adjust the phase difference and improving the fabrication tolerance and yield of the device. .

すなわち、位相調整領域408a,408bがない場合は、位相変調器104a又は位相変調器404aを経由した信号光のコンスタレーションと、位相変調器104b又は位相変調器404bを経由した信号光のコンスタレーションの相対的な位相角がずれてしまい、トータルなコンスタレーションマップが図5(a)のように16個の●が格子状に並ばずに傾いてしまう可能性がある。   That is, when there is no phase adjustment region 408a, 408b, the signal light constellation via the phase modulator 104a or the phase modulator 404a and the signal light constellation via the phase modulator 104b or the phase modulator 404b There is a possibility that the relative phase angle shifts, and the total constellation map may be tilted without the 16 circles arranged in a lattice pattern as shown in FIG.

そこで、図4に示した本実施例に係る光変調器においては、位相調整領域408aもしくは位相調整領域408bのどちらか、又は位相調整領域408a及び位相調整領域408b両方により光合流回路406に入射する信号光の相対的な位相差を調整することにより、図5(b)に示したような格子状のコンスタレーションマップを実現することを可能としている。   Therefore, in the optical modulator according to the present embodiment shown in FIG. 4, the light is incident on the optical combining circuit 406 by either the phase adjustment region 408a or the phase adjustment region 408b, or by both the phase adjustment region 408a and the phase adjustment region 408b. By adjusting the relative phase difference of the signal light, a lattice-like constellation map as shown in FIG. 5B can be realized.

すなわち、作製誤差等により、マッハツェンダー干渉計の複数のアーム間に相対的な光路長差又は位相差が生じてしまった場合にも、本実施例に係る光変調器の構成によれば安定して多値変調動作を行うことが可能となる。   That is, even when a relative optical path length difference or phase difference occurs between the plurality of arms of the Mach-Zehnder interferometer due to a manufacturing error or the like, the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is stable. Thus, multi-level modulation operation can be performed.

位相調整領域408a,408bにおける位相の調整法は、図5(b)に示したA点とa点がともに右下にくるような相対位相が一致する位相の揃え方以外にも、図5(c)〜(e)に示したように、大きな円と小さな円の方向が90度、180度、270度それぞれ異なるような場合、すなわち互いの相対位相差が90度の整数倍になるような場合でも、16個の●は同様に格子状にきれいに配置されており、同様な動作が可能であることが理解できる。   The phase adjustment method in the phase adjustment regions 408a and 408b is not limited to the method of aligning the phases in which the relative phases coincide with each other so that the points A and a are located at the lower right as shown in FIG. c) to (e), when the directions of the large circle and the small circle are different from each other by 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, that is, the relative phase difference between them becomes an integral multiple of 90 degrees. Even in this case, it can be understood that the 16 circles are similarly arranged neatly in a lattice pattern, and the same operation is possible.

位相調整領域408a及び位相調整領域408bの構造としては特に制約を設けるものではない。位相変調器404a及び位相変調器404bと同様であっても構わない。また、位相が変化する構造であればどのような構造であっても本発明の効果は実現可能である。位相調整手段としては、電流注入、ヒーターによる局部的な温度調整、電界印加、光照射等のいずれかの手段を用いることが可能である。   There are no particular restrictions on the structure of the phase adjustment region 408a and the phase adjustment region 408b. It may be the same as the phase modulator 404a and the phase modulator 404b. In addition, the effect of the present invention can be realized with any structure as long as the phase changes. As the phase adjusting means, any means such as current injection, local temperature adjustment by a heater, electric field application, light irradiation, or the like can be used.

以上説明してきたように、本実施例に係る光変調器の構成により、素子作成上の作製誤差が生じた場合においても、構成が簡単で低コスト、かつ制御が容易で、なおかつ従来の直交変調器で本質的に生じていた3dBの原理損失の生じない低損失な光多値変調用の変調器を実現する事が可能となる。   As described above, the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is simple in configuration, low in cost, easy to control, and has a conventional quadrature modulation even in the case where a manufacturing error in element production occurs. Thus, it is possible to realize a low-loss optical multilevel modulation modulator that does not cause the 3 dB principle loss inherently occurring in the optical device.

本実施例では、全ての位相変調手段である位相変調器に位相調整領域が接続された場合について説明したが、位相変調手段からの出力のうち1つは位相調整しないで用いることが可能である。   In the present embodiment, the case where the phase adjustment region is connected to the phase modulators, which are all phase modulation means, has been described, but one of the outputs from the phase modulation means can be used without phase adjustment. .

例えば、位相変調器404bに接続された位相調整領域408bでは位相変化が生じない状態で使用し、位相変調器404aに接続された位相調整領域408aにおいて、光合流手段406に入射する信号光の相対的な位相関係を調整することが可能である。すなわち、位相調整領域408bは原理上必要ではない。つまり、原理上は位相変調手段のうち1つを除いた残りに位相調整領域408aが設けられていれば本実施例に係る光変調器の動作には十分である。   For example, the phase adjustment region 408b connected to the phase modulator 404b is used in a state where no phase change occurs, and in the phase adjustment region 408a connected to the phase modulator 404a, the relative light of the signal light incident on the optical combining unit 406 is compared. It is possible to adjust the general phase relationship. That is, the phase adjustment region 408b is not necessary in principle. That is, in principle, it is sufficient for the operation of the optical modulator according to the present embodiment if the phase adjustment region 408a is provided in the remainder excluding one of the phase modulation means.

しかし、本実施例で示したような、全ての位相変調手段にそれぞれ位相調整領域が接続された構成は、光回路の幾何学的な対称性が優れているため、マッハツェンダー干渉計の両アームに光路長差が生じにくく、波長特性に優れ、また光回路を構成する各個別要素のレイアウトが容易で回路が配置しやすいという特徴があることも指摘しておく。   However, the configuration in which the phase adjustment regions are connected to all the phase modulation means as shown in this embodiment has excellent geometric symmetry of the optical circuit, so both arms of the Mach-Zehnder interferometer It is also pointed out that the optical path length difference is less likely to occur, the wavelength characteristics are excellent, the individual elements constituting the optical circuit are easily laid out, and the circuit is easy to arrange.

本実施例では、信号光の伝搬方向に対し、位相変調手段、位相調整領域の順で配置された構成について説明してきたが、配置順はこれに限定されるものではなく、順序が入れ替わっても差し支えなく、まったく同様な動作が実現可能である。またその順序は、マッハツェンダー干渉計を構成するアーム全てについて同一の順序である必要もなく、それぞれが異なった順序で配置されていても構わない。   In the present embodiment, the configuration in which the phase modulation unit and the phase adjustment region are arranged in this order with respect to the propagation direction of the signal light has been described. However, the arrangement order is not limited to this, and the order may be changed. There is no problem, and exactly the same operation can be realized. Moreover, the order does not need to be the same order about all the arms which comprise a Mach-Zehnder interferometer, and each may be arrange | positioned in a different order.

本実施例に係る光変調器における光分岐回路402、及び光合流回路406についても、第1の実施例に係る光変調器の場合と同様に、特にその構成を限定するものではなく、Y分岐回路、方向性結合器、ファネル型カプラ、多モード導波路の干渉効果を用いたMMIカプラ等、どのような構成のものを用いても同様な効果を得ることが可能である。   The configuration of the optical branch circuit 402 and the optical combining circuit 406 in the optical modulator according to the present embodiment is not particularly limited as in the case of the optical modulator according to the first embodiment. The same effect can be obtained by using any configuration such as a circuit, a directional coupler, a funnel type coupler, and an MMI coupler using the interference effect of a multimode waveguide.

なお、本実施例に係る光変調器の構成において用いるマッハツェンダー変調器の構造及び材質に関しては、特に制約を設けるものではなく、LiNbO3に代表されるような誘電体材料、InP系、GaAs系に代表されるような化合物半導体材料、Si等の半導体材料、ポリマー系材料等、通常変調器として使用可能なすべての材料系、言い換えれば電圧印加、電流注入、加熱、冷却、光照射その他、外部制御により屈折率が可変できるすべての材料系について本実施例に係る光変調器の構成をとることにより上述したような効果が期待できる。 The structure and material of the Mach-Zehnder modulator used in the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is not particularly limited, and is a dielectric material represented by LiNbO 3 , InP-based, GaAs-based. All materials that can be used as a normal modulator, such as compound semiconductor materials, semiconductor materials such as Si, polymer materials, etc., in other words, voltage application, current injection, heating, cooling, light irradiation, etc. The effects described above can be expected by adopting the configuration of the optical modulator according to the present embodiment for all material systems in which the refractive index can be varied by control.

また、導波路構造に関しても、特に制約を設けるものではなく、埋め込み構造、リッジ構造、ハイメサ構造等を信号光が伝搬可能な導波構造であれば、本実施例に係る光変調器の構成をとることにより同様な効果が期待できる。   Also, the waveguide structure is not particularly limited, and the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is not limited as long as the waveguide structure allows signal light to propagate through a buried structure, a ridge structure, a high mesa structure, or the like. Similar effects can be expected.

以下、本発明に係る光変調器の第3の実施例について説明する。
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、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、605a,605bは接続導波路、606は光合流回路、607は出力導波路、608a,608bは位相調整領域、609a,609bは光強度調整手段である電界吸収領域をそれぞれ示している。
A third embodiment of the optical modulator according to the present invention will be described below.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical modulator according to the present embodiment.
In FIG. 6, 601 is an input waveguide, 602 is an optical branch circuit, 603a and 603b are connection waveguides, 604a and 604b are phase modulators, 605a and 605b are connection waveguides, 606 is an optical converging circuit, and 607 is an output guide. Waveguides 608a and 608b are phase adjustment regions, and 609a and 609b are electroabsorption regions which are light intensity adjusting means.

本実施例に係る光変調器の動作原理は、光強度調整手段である電界吸収領域609a,609bの動作に関する点を除けば、図4に示した第2の実施例に係る光変調器と同様であり、入力導波路601、光分岐回路602、接続導波路603a,603b、位相変調器604a,604b、接続導波路605a,605b、光合流回路606、出力導波路607、位相調整領域608a,608bを、それぞれ入力導波路401、光分岐回路402、接続導波路403a,403b、位相変調器404a,404b、接続導波路405a,405b、光合流回路406、出力導波路407、位相調整領域408a,408bと読み替えることによりその動作を説明することができる。   The operating principle of the optical modulator according to the present embodiment is the same as that of the optical modulator according to the second embodiment shown in FIG. 4 except for the point relating to the operation of the electroabsorption regions 609a and 609b which are light intensity adjusting means. The input waveguide 601, the optical branch circuit 602, the connection waveguides 603a and 603b, the phase modulators 604a and 604b, the connection waveguides 605a and 605b, the optical converging circuit 606, the output waveguide 607, and the phase adjustment regions 608a and 608b. , Input waveguide 401, optical branch circuit 402, connection waveguides 403a and 403b, phase modulators 404a and 404b, connection waveguides 405a and 405b, optical converging circuit 406, output waveguide 407, and phase adjustment regions 408a and 408b, respectively. The operation can be explained by reading as follows.

本実施例に係る光変調器の構成では、第2の実施例に係る光変調器の構成に加え、マッハツェンダー干渉計を構成する両アームに強度調整手段である電界吸収領域609a,609bが配置されている。その働きは、作製誤差等による光分岐手段である光分岐回路602又は光合流手段である光合流回路606の分岐比、合流比のばらつきや、接続導波路603a,603b、位相変調器604a,604b、位相調整領域608a,608bにおける損失のばらつきにより、入力導波路601から光分岐回路602、接続導波路603a、位相変調器604a、位相調整領域608a、強度調整手段である電界吸収領域609a、接続導波路605a、光合流回路606という第1の経路を経た信号光と、入力導波路601から光分岐回路602、接続導波路603b、位相変調器604b、位相調整領域608b、強度調整手段である電界吸収領域609b、接続導波路605b、光合流回路606という第2の経路を経由した信号光の電界振幅の差が3dB、すなわち強度差が6dBからずれてしまった場合でも、強度調整手段である電界吸収領域609a,又は電界吸収領域809bにより強度調整することにより、所望の強度差6dBに設定することを可能にするものである。   In the configuration of the optical modulator according to the present embodiment, in addition to the configuration of the optical modulator according to the second embodiment, electroabsorption regions 609a and 609b which are intensity adjusting means are arranged on both arms constituting the Mach-Zehnder interferometer. Has been. The function of the optical branching circuit 602 which is an optical branching unit due to a manufacturing error or the like, the variation of the branching ratio and the combining ratio of the optical combining circuit 606 which is an optical combining unit, the connection waveguides 603a and 603b, and the phase modulators 604a and 604b. Depending on the loss variation in the phase adjustment regions 608a and 608b, the optical waveguide 601 to the optical branch circuit 602, the connection waveguide 603a, the phase modulator 604a, the phase adjustment region 608a, the electric field absorption region 609a that is the intensity adjustment means, the connection guide The signal light that has passed through the first path of the waveguide 605a and the optical converging circuit 606, the optical waveguide from the input waveguide 601 to the optical branching circuit 602, the connection waveguide 603b, the phase modulator 604b, the phase adjustment region 608b, and the electric field absorption that is the intensity adjustment means. The signal light is transmitted through the second path of the region 609b, the connection waveguide 605b, and the optical converging circuit 606. Even if the difference in amplitude is 3 dB, that is, the intensity difference is deviated from 6 dB, the desired intensity difference can be set to 6 dB by adjusting the intensity with the electroabsorption region 609 a or the electroabsorption region 809 b as the intensity adjusting means. Is possible.

したがって、本実施例に係る光変調器の構成により、第1又は第2の実施例に係る光変調器の特徴である、構成が簡単で低コスト、かつ制御が容易で、なおかつ従来の直交変調器で本質的に生じていた3dBの原理損失の生じない低損失という効果を維持したまま、作製トレランスを拡大することが可能となる。   Therefore, the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is a feature of the optical modulator according to the first or second embodiment, the configuration is simple, low cost, easy to control, and the conventional quadrature modulation. The manufacturing tolerance can be increased while maintaining the effect of low loss that does not cause the 3 dB principle loss inherently occurring in the vessel.

さらに、若干の過剰損失を許容すれば、光分岐回路602又は光合流回路606のうちどちらかのみが非対称な光分岐比又は光合流比、他方が対称な光分岐比又は光合流比を有するような構成を用いた場合でも、強度調整手段である電界吸収領域609a又は電界吸収領域609bにより強度調整することにより、所望の強度差6dBに設定することが可能となるため、所望の動作を実現することが可能である。   Further, if a slight excess loss is allowed, only one of the optical branching circuit 602 and the optical combining circuit 606 may have an asymmetric optical branching ratio or optical combining ratio, and the other has a symmetrical optical branching ratio or optical combining ratio. Even when a simple configuration is used, it is possible to set a desired intensity difference of 6 dB by adjusting the intensity with the electric field absorption region 609a or the electric field absorption region 609b, which is an intensity adjustment means, thereby realizing a desired operation. It is possible.

本実施例では、信号光の伝搬方向に対し、位相変調手段、位相調整領域、強度調整手段の順で配置された構成について説明してきたが、配置順はこれに限定されるものではなく、順序が入れ替わっても差し支えなく、全く同様な動作が実現可能である。また、その順序は、マッハツェンダー干渉計を構成するアーム全てについて同一の順序である必要もなく、それぞれが異なった順序で配置されていても構わない。   In this embodiment, the configuration in which the phase modulation unit, the phase adjustment region, and the intensity adjustment unit are arranged in this order with respect to the propagation direction of the signal light has been described. However, the arrangement order is not limited to this, and the order is not limited to this. The same operation can be realized without any problem even if they are replaced. Moreover, the order does not need to be the same order about all the arms which comprise a Mach-Zehnder interferometer, and each may be arrange | positioned in a different order.

本実施例では、全ての位相変調手段である位相変調器604a,604bに位相調整領域608a,608bが接続された場合について説明したが、第2の実施例において説明したように、位相変調手段からの出力のうち1つは位相調整しないで用いることが可能である。   In the present embodiment, the case where the phase adjustment regions 608a and 608b are connected to the phase modulators 604a and 604b, which are all phase modulation means, has been described. However, as described in the second embodiment, the phase modulation means One of the outputs can be used without phase adjustment.

例えば、位相変調器604bに接続された位相調整領域608bでは位相変化が生じない状態で使用し、位相変調器604aに接続された位相調整領域608aにおいて、光合流手段606に入射する信号光の相対的な位相関係を調整することが可能である。すなわち、位相調整領域608bは原理上必要ではない。つまり、原理上は位相変調手段のうち1つを除いた残りに位相調整領域608aが設けられていれば本実施例に係る光変調器の動作には十分である。   For example, the phase adjustment region 608b connected to the phase modulator 604b is used in a state where no phase change occurs. In the phase adjustment region 608a connected to the phase modulator 604a, the relative signal light incident on the optical converging means 606 is used. It is possible to adjust the general phase relationship. That is, the phase adjustment region 608b is not necessary in principle. That is, in principle, it is sufficient for the operation of the optical modulator according to the present embodiment if the phase adjustment region 608a is provided in the remainder excluding one of the phase modulation means.

しかし、本実施例で示したような、全ての位相変調手段にそれぞれ位相調整領域608a,608bが接続された構成は、光回路の幾何学的な対称性が優れているため、マッハツェンダー干渉計の両アームに光路長差が生じにくく、波長特性に優れ、また光回路を構成する各個別要素のレイアウトが容易で回路が配置しやすいという特徴があることも、第2の実施例に係る光変調器の場合と同様である。   However, the configuration in which the phase adjustment regions 608a and 608b are connected to all the phase modulation means as shown in the present embodiment has excellent geometric symmetry of the optical circuit, so the Mach-Zehnder interferometer The optical path length difference between the two arms is less likely to occur, the wavelength characteristics are excellent, the layout of the individual elements constituting the optical circuit is easy, and the circuit is easy to arrange. The same as in the case of the modulator.

本実施例に係る光変調器で用いる光分岐回路602及び光合流回路606についても、第1及び第2の実施例に係る光変調器の場合と同様に、特にその構成を限定するものではなく、Y分岐回路、方向性結合器、ファネル型カプラ、多モード導波路の干渉効果を用いたMMIカプラ等、どのような構成のものを用いても同様な効果を得ることが可能であることは自明である。   The configuration of the optical branching circuit 602 and the optical combining circuit 606 used in the optical modulator according to the present embodiment is not particularly limited as in the case of the optical modulators according to the first and second embodiments. It is possible to obtain the same effect by using any configuration such as a Y-branch circuit, a directional coupler, a funnel type coupler, and an MMI coupler using the interference effect of a multimode waveguide. It is self-explanatory.

なお、本実施例に係る光変調器の構成において用いるマッハツェンダー変調器の構造及び材質に関しては、特に制約を設けるものではなく、LiNbO3に代表されるような誘電体材料、InP系、GaAs系に代表されるような化合物半導体材料、Si等の半導体材料、ポリマー系材料等、通常変調器として使用可能なすべての材料系、言い換えれば電圧印加、電流注入、加熱、冷却、光照射、その他、外部制御により屈折率が可変できるすべての材料系について本実施例に係る光変調器の構成をとることにより上述したような効果が期待できる。 The structure and material of the Mach-Zehnder modulator used in the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is not particularly limited, and is a dielectric material represented by LiNbO 3 , InP-based, GaAs-based. Compound semiconductor materials represented by, semiconductor materials such as Si, polymer materials, etc., all material systems that can be used as normal modulators, in other words, voltage application, current injection, heating, cooling, light irradiation, etc. The effects described above can be expected by adopting the configuration of the optical modulator according to the present embodiment for all material systems whose refractive index can be varied by external control.

また、導波路構造に関しても、特に制約を設けるものではなく、埋め込み構造、リッジ構造、ハイメサ構造等を信号光が伝搬可能な導波構造であれば本構成をとることにより同様な効果が期待できる。   The waveguide structure is not particularly limited, and a similar effect can be expected by adopting this configuration as long as the waveguide structure is capable of propagating signal light, such as a buried structure, a ridge structure, and a high mesa structure. .

以下、本発明に係る光変調器の第4の実施例について説明する。
本実施例に係る光変調器は、図4に示した第2の実施例に係る光変調器において、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。
The fourth embodiment of the optical modulator according to the present invention will be described below.
The optical modulator according to the present embodiment shows a case where the number of arms of the Mach-Zehnder interferometer or the number of phase modulation means is 3 in the optical modulator according to the second embodiment shown in FIG. .

図7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7中、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は接続導波路、706は光合流回路、707は出力導波路、708a,708b,708cは位相調整領域、709a,709b,709cは光強度調整手段である電界吸収領域をそれぞれ示している。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical modulator according to the present embodiment.
In FIG. 7, 701 is an input waveguide, 702 is an optical branch circuit, 703a, 703b, and 703c are connection waveguides, 704a, 704b, and 704c are phase modulators, 705a, 705b, and 705c are connection waveguides, and 706 is an optical confluence. A circuit, 707 is an output waveguide, 708a, 708b, and 708c are phase adjustment regions, and 709a, 709b, and 709c are electroabsorption regions that are light intensity adjusting means.

本実施例では、光分岐手段702の分岐比は非対称で、接続導波路703a,703b,703cへの分岐比はそれぞれ4:2:1となるように設定される。また、光合流手段706の合流比は非対称で、接続導波路705a,705b,705cからの合流比はそれぞれ4:2:1となるように設定される。   In this embodiment, the branching ratio of the optical branching means 702 is asymmetric, and the branching ratios to the connection waveguides 703a, 703b, and 703c are set to 4: 2: 1, respectively. The confluence ratio of the optical confluence means 706 is asymmetric, and the confluence ratios from the connection waveguides 705a, 705b, and 705c are set to be 4: 2: 1, respectively.

本実施例に係る光変調器の動作原理は、マッハツェンダー干渉計のアーム及びアーム上に配置されている位相変調手段である位相変調器704a,704b,704c、強度調整手段である電界吸収領域709a,709b,709c、位相調整領域708a,708b,708cが、アーム1本分、すなわち各1つずつ多い点を除けば、図6に示した第3の実施例に係る光変調器と同様であり、図6における入力導波路601、光分岐回路602、接続導波路603a,603b、位相変調器604a,604b、接続導波路605a,605b、光合流回路606、出力導波路607、位相調整領域608a,608b、電界吸収領域609a,609bを、それぞれ入力導波路701、光分岐回路702、接続導波路703a,703b,703c、位相変調器704a,704b,704c、接続導波路705a,705b,705c、光合流回路706、出力導波路707、位相調整領域708a,708b,708c、電界吸収領域709a,709b,709cと読み替えることにより、その動作を理解することが可能である。   The principle of operation of the optical modulator according to the present embodiment is as follows: Mach-Zehnder interferometer arm and phase modulators 704a, 704b, 704c which are phase modulation means disposed on the arm, and electroabsorption region 709a which is intensity adjustment means. , 709b, 709c and phase adjustment regions 708a, 708b, 708c are the same as those of the optical modulator according to the third embodiment shown in FIG. 6, input waveguide 601, optical branch circuit 602, connection waveguides 603 a and 603 b, phase modulators 604 a and 604 b, connection waveguides 605 a and 605 b, optical converging circuit 606, output waveguide 607, phase adjustment region 608 a, 608b and electroabsorption regions 609a and 609b are connected to an input waveguide 701, an optical branch circuit 702, and connection waveguides 703a and 703, respectively. 703c, phase modulators 704a, 704b, 704c, connection waveguides 705a, 705b, 705c, optical combining circuit 706, output waveguide 707, phase adjustment regions 708a, 708b, 708c, electroabsorption regions 709a, 709b, 709c. It is possible to understand the operation.

すなわち、第1〜3の実施例同様、最大振幅が半波長電圧Vπの1.5倍なる4値の信号で駆動した場合の動作を考えると、入力導波路701、光分岐回路702、接続導波路703a、位相変調器704a、位相調整領域708a、電界吸収領域709a、接続導波路705a、光合流回路706、出力導波路707を経由する第1の経路で出力される信号光のコンスタレーションは、図6に示した第3の実施例に係る光変調器と同様な原理により図8(a)に示したような半径r1の大きな円周上に等間隔に配置された○のようになる。   That is, as in the first to third embodiments, considering the operation when driving with a quaternary signal whose maximum amplitude is 1.5 times the half-wave voltage Vπ, the input waveguide 701, the optical branch circuit 702, the connection conductor The constellation of the signal light output through the first path via the waveguide 703a, the phase modulator 704a, the phase adjustment region 708a, the electroabsorption region 709a, the connection waveguide 705a, the optical converging circuit 706, and the output waveguide 707 is Based on the same principle as that of the optical modulator according to the third embodiment shown in FIG. 6, the circles arranged at equal intervals on the circumference having a large radius r1 as shown in FIG. 8A are obtained.

光分岐回路702の分岐比は4:2:1であるため、第1の経路に分岐される比率と、入力導波路701、光分岐回路702、接続導波路703b、位相変調器704b、位相調整領域708b、電界吸収領域709b、接続導波路705b、光合流回路706、出力導波路707を経由する第2の経路に分岐される比率は、4:2=2:1となり、図6に示した第3の実施例に係る光変調器と同様となっている。   Since the branching ratio of the optical branch circuit 702 is 4: 2: 1, the ratio of branching to the first path, the input waveguide 701, the optical branch circuit 702, the connection waveguide 703b, the phase modulator 704b, and the phase adjustment The ratio of branching to the second path via the region 708b, the electroabsorption region 709b, the connection waveguide 705b, the optical converging circuit 706, and the output waveguide 707 is 4: 2 = 2: 1, as shown in FIG. This is the same as the optical modulator according to the third embodiment.

また、光合流回路706の合流比も4:2:1であるため、第1の経路及び第2の経路からの合流比も4:2=2:1となり、図6に示した第3の実施例に係る光変調器と同様となっているため、第1の経路を経由した信号光と、第2の経路を経由した信号光は、強度差6dBで出力導波路707に出録されることになる。   Also, since the confluence ratio of the optical confluence circuit 706 is 4: 2: 1, the confluence ratio from the first path and the second path is also 4: 2 = 2: 1, and the third ratio shown in FIG. Since it is the same as the optical modulator according to the embodiment, the signal light passing through the first path and the signal light passing through the second path are recorded in the output waveguide 707 with an intensity difference of 6 dB. It will be.

したがって、第1の経路で出力される信号光と、第2の経路で出力される信号光が足し合わされたときのコンスタレーションは、上述した第1の経路で出力されるコンスタレーションを配置する半径r1の円の1/2の半径r2を有する小さな円周上に配置された等間隔のコンスタレーションとなるため、第1の経路を経由した信号光と、第2の経路を経由した信号光の位相差が、0度、90度、180度、270度のいずれか、すなわち互いの相対位相差が90度の整数倍になるように位相調整領域708a又は位相調整領域708bにおいて調整し、両者を足し合わすことにより合成された信号光のコンスタレーションは図8(b)の◎で示されるような、○を中心とした半径r2の円周上に配置された16個の点となることは図6に示した第3の実施例に係る光変調器と同様である。   Therefore, the constellation when the signal light output from the first path and the signal light output from the second path are added is the radius at which the constellation output from the first path is arranged. Since the constellation is equidistantly arranged on a small circumference having a radius r2 that is ½ of the circle of r1, the signal light passing through the first path and the signal light passing through the second path The phase difference is adjusted to 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, or 270 degrees, that is, the relative phase difference is an integral multiple of 90 degrees in the phase adjustment area 708a or the phase adjustment area 708b. The constellation of the signal light synthesized by adding up becomes 16 points arranged on the circumference of the radius r2 centered on the circle as shown by the circles in FIG. 8B. Shown in 6 It was the same as the optical modulator according to the third embodiment.

本実施例では、ここにさらに入力導波路701、光分岐回路702、接続導波路703c、位相変調器704c、位相調整領域708c、電界吸収領域709c、接続導波路705c、光合流回路706、出力導波路707を経由する第3の経路で出力される信号光が足し合わされる。   In this embodiment, the input waveguide 701, the optical branch circuit 702, the connection waveguide 703c, the phase modulator 704c, the phase adjustment region 708c, the electroabsorption region 709c, the connection waveguide 705c, the optical converging circuit 706, the output waveguide are further added here. The signal light output through the third path passing through the waveguide 707 is added.

接続導波路703c、位相変調器704c、位相調整領域708c、電界吸収領域709c、接続導波路705cの働きは接続導波路703a、位相変調器704a、位相調整領域708a、電界吸収領域709a、接続導波路705a及び接続導波路703b、位相変調器704b、位相調整領域708b、電界吸収領域709b、接続導波路705bと同様であるため、第3の経路を経由した信号光のコンスタレーションもある半径r3なる円周上に等間隔に配置された4つの点となることは容易に理解できる。   The connection waveguide 703c, the phase modulator 704c, the phase adjustment region 708c, the electroabsorption region 709c, and the connection waveguide 705c function as the connection waveguide 703a, the phase modulator 704a, the phase adjustment region 708a, the electroabsorption region 709a, and the connection waveguide. Since 705a and the connection waveguide 703b, the phase modulator 704b, the phase adjustment region 708b, the electroabsorption region 709b, and the connection waveguide 705b are similar, the signal light constellation via the third path also has a circle with a radius r3. It can be easily understood that the four points are arranged at equal intervals on the circumference.

ここで、光分岐回路702の分岐比は4:2:1であるため、第1の経路に分岐される比率と、第3の経路に分岐される比率は4:1となり、また、光合流回路706の合流比も4:2:1であるため、第1の経路及び第3の経路からの合流比も4:1となるため、第3の経路を経由した信号光は、第1の経路を経由した信号光と比較して1/16、すなわち強度差12dBで出力導波路707に出力されることになる。   Here, since the branching ratio of the optical branching circuit 702 is 4: 2: 1, the ratio of branching to the first path and the ratio of branching to the third path are 4: 1, and the optical merging Since the merge ratio of the circuit 706 is also 4: 2: 1, the merge ratio from the first path and the third path is also 4: 1. Therefore, the signal light passing through the third path is Compared with the signal light passing through the path, the light is output to the output waveguide 707 at 1/16, that is, with an intensity difference of 12 dB.

したがって、第3の経路を経由した信号光のコンスタレーションの半径r3は、強度差12dBに対応する電界で6dBダウン、すなわちr1の1/4となることが理解できる。さらに、位相調整領域708cにおいて第1の経路を経由した信号光と、第3の経路を経由した信号光の位相差が、0度、90度、180度、270度のいずれか、すなわち互いの相対位相差が90度の整数倍となるように調整することにより、3つの経路をそれぞれ経由した信号光の合成された信号光のコンスタレーションは、図8(c)の●で示されるような、原点を中心とした半径r1の円周上に配置された4つの点○をそれぞれ中心とした、半径r2の円周上に配置された16個の点◎をそれぞれ中心とした、半径r3の編集上に配置された64個の点で示されることが理解できる。   Therefore, it can be understood that the constellation radius r3 of the signal light passing through the third path is 6 dB down, that is, 1/4 of r1 in the electric field corresponding to the intensity difference of 12 dB. Further, in the phase adjustment region 708c, the phase difference between the signal light passing through the first path and the signal light passing through the third path is one of 0 degree, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, that is, mutual By adjusting the relative phase difference to be an integral multiple of 90 degrees, the constellation of the combined signal light passing through each of the three paths is as indicated by ● in FIG. The radius r3 is centered on 16 points ◎ arranged on the circumference of the radius r2 with the four points arranged on the circumference of the radius r1 centered at the origin, respectively. It can be seen that it is represented by 64 points arranged on the edit.

ここで、第1の経路を経由した信号光と、第3の経路を経由した信号光の位相差が、90度の整数倍となるように調整することにより、自動的に第2の経路を経由した信号光と、第3の経路を経由した信号光の位相差も90度の整数倍となっていることは言うまでもない。したがって、第3の経路を経由した信号光の相対位相差の調整は、第1の経路又は第2の経路を経由した信号光のどちらかに対して行えばよいことになる。   Here, the second path is automatically adjusted by adjusting the phase difference between the signal light passing through the first path and the signal light passing through the third path to be an integral multiple of 90 degrees. Needless to say, the phase difference between the signal light passing through and the signal light passing through the third path is also an integral multiple of 90 degrees. Therefore, the adjustment of the relative phase difference of the signal light passing through the third path may be performed on either the signal light passing through the first path or the second path.

図8(c)に示したコンスタレーションは、64個の点が等間隔で格子状に配置された64QAMのコンスタレーションであり、本実施例に係る光変調器の構成により、64QAM変調が可能であることがわかる。   The constellation shown in FIG. 8C is a 64QAM constellation in which 64 points are arranged in a lattice pattern at equal intervals, and the structure of the optical modulator according to the present embodiment enables 64QAM modulation. I know that there is.

なお、本実施例では、マッハツェンダー干渉計の各アームに光強度調整手段である電界吸収領域709a,709b,709cが配置されているため、光分岐手段である光分岐回路702並びに光合流手段である光合流回路706の分岐比及び合流比が、作製誤差等により設定からずれてしまった場合や、マッハツェンダー干渉計のアームの伝搬損失差により、各アームを伝搬する信号光の強度差が所定の比からずれてしまった場合に、強度調整手段である電界吸収領域709a,709b,709cにより強度比を所望の値に設定することが可能であるため、作製トレランスの高いQAM変調器を提供することが可能となる。なお、理想的に作製できている場合には、光強度調整手段である電界吸収領域709a,709b,709cは原理的には必要ないことは第1〜第3の実施例に係る光変調器の場合と同様である。   In this embodiment, since the electroabsorption regions 709a, 709b, and 709c, which are light intensity adjusting means, are arranged in each arm of the Mach-Zehnder interferometer, the light branching circuit 702 and the light combining means are the light branching means. When the branching ratio and merging ratio of a certain optical merging circuit 706 deviate from the setting due to manufacturing errors or the like, or due to the propagation loss difference of the arms of the Mach-Zehnder interferometer, the difference in intensity of the signal light propagating through each arm is predetermined. If the intensity ratio is deviated from this ratio, the intensity ratio can be set to a desired value by the electroabsorption regions 709a, 709b, and 709c, which are intensity adjusting means, so that a QAM modulator with high fabrication tolerance is provided. It becomes possible. In the case where the optical modulator according to the first to third embodiments is used, the electroabsorption regions 709a, 709b, and 709c, which are light intensity adjusting means, are not necessary in principle when ideally manufactured. Same as the case.

本実施例では、マッハツェンダー干渉計のアーム数が3本で信号光の経路が3の場合について説明してきたが、アーム数がさらに増えても同様な議論が成り立ち、同様な動作が可能である。アーム数がn(n≧2)の場合について一般化すると、k番目(2≦k≦n)の経路を経由した信号光の強度が、(k−1)番目の経路を経由した信号光の1/4の強度(電界で1/2)となるように光分岐回路702の分岐比及び光合流回路706の合流比が設定されていればよい。   In the present embodiment, the case where the number of arms of the Mach-Zehnder interferometer is 3 and the path of the signal light is 3 has been described. However, the same discussion holds even if the number of arms further increases, and the same operation is possible. . Generalizing the case where the number of arms is n (n ≧ 2), the intensity of the signal light that has passed through the kth (2 ≦ k ≦ n) path is equal to that of the signal light that has passed through the (k−1) th path. The branching ratio of the optical branching circuit 702 and the converging ratio of the optical combining circuit 706 may be set so that the intensity is ¼ (1/2 in electric field).

すなわち、分岐比及び合流比を、2n-1:2n-2:・・・:1となるように設定すれば、出力導波路707に出力される信号光の強度比は、(2n-12:(2n-22:・・・:(1)2となり、k番目の経路を経由した信号光の強度が(k−1)番目の経路を経由した信号光の1/4となる。 That is, if the branching ratio and the merging ratio are set to be 2 n-1 : 2 n-2 :...: 1, the intensity ratio of the signal light output to the output waveguide 707 is (2 n −1 ) 2 : (2 n−2 ) 2 :... (1) 2 and the intensity of the signal light passing through the k-th path is 1 of the signal light passing through the (k−1) -th path. / 4.

このような状況の下、k番目の経路を経由した信号光の位相が、他の経路を経由した信号光に対し、90度の整数倍となるように位相調整領域708a,708b,708cにおいて位相調整することにより、4n値の多値変調である4nQAM変調が実現可能である。 Under such circumstances, the phase of the signal light passing through the k-th path is set to the phase adjustment regions 708a, 708b, and 708c so that the phase of the signal light passing through the other path is an integral multiple of 90 degrees. by adjusting a multi-level modulation of 4 n value 4 n QAM modulation can be realized.

すなわち、本実施例に係る光変調器の構成を用いることにより、アーム数がn(n≧2)のマッハツェンダー干渉計のアームに任意の順で番号をふったとき、各アームにそれぞれ配置された位相変調手段である位相変調器704a,704b,704cを最大振幅が半波長電圧の1.5倍となるような4値の駆動信号でそれぞれ駆動し、i番目(1≦i≦n)の経路を経由した信号光の強度が、1番目のアームを経由した信号光強度の4i-1となるように、光分岐手段である光分岐回路702並びに光合流手段である光合流回路706の光強度で定義した分岐比及び合流比を、2n-1:2n-2:・・・:1のように設定し、また、i番目の経路を経由した信号光の位相が、他の経路を経由した信号光に対し、90度の整数倍となるように、位相調整領域708a,708b,708cにおいて位相調整することにより4n値の多値変調である4nQAM変調が実現可能である。 That is, by using the configuration of the optical modulator according to the present embodiment, when the numbers of the arms of the Mach-Zehnder interferometer having n arms (n ≧ 2) are assigned in an arbitrary order, the arms are respectively arranged. The phase modulators 704a, 704b, and 704c, which are the phase modulation means, are each driven by a quaternary drive signal whose maximum amplitude is 1.5 times the half wavelength voltage, and the i th (1 ≦ i ≦ n) The optical branching circuit 702 as the optical branching unit and the optical combining circuit 706 as the optical combining unit 706 so that the intensity of the signal light passing through the path becomes 4 i-1 of the signal light intensity passing through the first arm. The branching ratio and the confluence ratio defined by the light intensity are set as 2 n-1 : 2 n-2 : ...: 1, and the phase of the signal light passing through the i-th path is set to other values . Phase is set to be an integral multiple of 90 degrees with respect to the signal light passing through the path. Sei regions 708a, 708b, a multi-level modulation of 4 n value 4 n QAM modulation can be achieved by phase adjustment at 708c.

本実施例では、強度調整手段として、位相変調手段である位相変調器704a,704b,704cに接続された電界吸収領域709a,709b,709cを用いた場合について説明したが、強度変調手段は電界吸収領域709a,709b,709cに限定されるものではなく、電流注入による光吸収を利用するものでも良く、また、光増幅器であってもよく、さらに、マッハツェンダー型の光アッテネータ回路が接続されていてもよい。   In this embodiment, the case where the electric field absorption regions 709a, 709b and 709c connected to the phase modulators 704a, 704b and 704c, which are phase modulation means, are used as the intensity adjustment means. It is not limited to the regions 709a, 709b, and 709c, and may use light absorption by current injection, may be an optical amplifier, and is connected to a Mach-Zehnder type optical attenuator circuit. Also good.

本実施例に係る光変調器の構成を用いれば、アーム数が2の場合と同様な議論により、直交変調器を用いた場合に本質的に生じていた3dBの過剰損失が発生しないことは容易に理解できる。   If the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is used, it is easy to avoid an excess loss of 3 dB, which is essentially generated when the quadrature modulator is used, based on the same discussion as when the number of arms is 2. Can understand.

本実施例に係る光変調器において用いる光分岐回路702については、特にその分岐数を限定するものではなく、必ずしも1入力n出力(n>2)である必要もない。例えば、1入力2出力の光分岐回路を用いた場合でも、必要な分岐数が得られるまで光分岐回路を多段に接続すればよい。また、光合流回路707についても、同様である。   The optical branch circuit 702 used in the optical modulator according to the present embodiment is not particularly limited in the number of branches, and it is not always necessary to have one input and n outputs (n> 2). For example, even when a 1-input 2-output optical branch circuit is used, the optical branch circuits may be connected in multiple stages until a necessary number of branches is obtained. The same applies to the optical confluence circuit 707.

以下、本発明に係る光変調器の第5の実施例について説明する。
図9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9中、901は入力導波路、902は光分岐回路、903a,903b,903cは接続導波路、904a,904b,904cは位相変調器、905a,905b,905cは接続導波路、906は光合流回路、907は出力導波路、908a,908b,908cは位相調整領域、909a,909b,909cは光強度調整手段である電界吸収領域をそれぞれ示している。
The fifth embodiment of the optical modulator according to the present invention will be described below.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical modulator according to the present embodiment.
In FIG. 9, 901 is an input waveguide, 902 is an optical branch circuit, 903a, 903b and 903c are connection waveguides, 904a, 904b and 904c are phase modulators, 905a, 905b and 905c are connection waveguides, and 906 is an optical confluence. A circuit, 907 is an output waveguide, 908a, 908b, and 908c are phase adjustment regions, and 909a, 909b, and 909c are electroabsorption regions that are light intensity adjusting means.

本実施例に係る光変調器の構成においては、光分岐回路902が、光分岐回路910及び光分岐回路911の多段接続により構成されており、また、光合流回路906が、光分岐回路912及び光分岐回路913の多段接続により構成されていることを除けば、図7に示した第4の実施例に係る光変調器と同様である。   In the configuration of the optical modulator according to the present embodiment, the optical branch circuit 902 is configured by multi-stage connection of the optical branch circuit 910 and the optical branch circuit 911, and the optical junction circuit 906 includes the optical branch circuit 912 and Except that the optical branch circuit 913 is configured by multistage connection, it is the same as the optical modulator according to the fourth embodiment shown in FIG.

したがって、本実施例に係る光変調器の構成の動作原理は、図7に示した第4の実施例に係光変調器と同様であり、図7における入力導波路701、光分岐回路702、接続導波路703a,703b,703c、位相変調器704a,704b,704c、接続導波路705a,705b,705c、光合流回路706、出力導波路707、位相調整領域708a,708b,708c、電界吸収領域709a,709b,709cを、それぞれ入力導波路901、光分岐回路902、接続導波路903a,903b,903c、位相変調器904a,904b,904c、接続導波路905a,905b,905c、光合流回路906、出力導波路907、位相調整領域908a,908b,908c、電界吸収領域909a,909b,909cと読み替えることにより、その動作を理解することが可能である。   Therefore, the operation principle of the configuration of the optical modulator according to this embodiment is the same as that of the optical modulator according to the fourth embodiment shown in FIG. 7, and the input waveguide 701, the optical branch circuit 702 in FIG. Connection waveguides 703a, 703b, 703c, phase modulators 704a, 704b, 704c, connection waveguides 705a, 705b, 705c, optical converging circuit 706, output waveguide 707, phase adjustment regions 708a, 708b, 708c, electric field absorption region 709a , 709b, 709c, input waveguide 901, optical branch circuit 902, connection waveguides 903a, 903b, 903c, phase modulators 904a, 904b, 904c, connection waveguides 905a, 905b, 905c, optical converging circuit 906, output Waveguide 907, phase adjustment regions 908a, 908b, 908c, electroabsorption regions 909a, 909b By read as 909c, it is possible to understand its operation.

本実施例では、光分岐手段である光分岐回路902における、接続導波路903a,903b,903cへの分岐比が4:2:1となるように、また、光合流手段である光合流回路906における、接続導波路905a,905b,905cからの合流比が、4:2:1となるように設定するため、光分岐回路910及び光分岐回路911の分岐比は、それぞれ4:3、2:1となるように設定されており、また、光分岐回路912及び光分岐回路913の合流比も、それぞれ4:3、2:1となるように設定されている。   In the present embodiment, the optical branching circuit 902 that is the optical branching means has a branching ratio of 4: 2: 1 to the connection waveguides 903a, 903b, and 903c, and the optical combining circuit 906 that is the optical combining means. Therefore, the branching ratios of the optical branching circuit 910 and the optical branching circuit 911 are 4: 3 and 2: 1, respectively, in order to set the merge ratio from the connection waveguides 905a, 905b, and 905c to 4: 2: 1. 1 and the merge ratios of the optical branch circuit 912 and the optical branch circuit 913 are also set to 4: 3 and 2: 1, respectively.

これは、1入力3出力の光分岐手段を、1入力2出力の光分岐手段の2段接続で構成した場合、1段目の光分岐手段の分岐比は、23-1:(22-1+21-1)=4:3、2段目の光分岐手段の分岐比は、22-1:21-1=2:1と表すことができ、マッハツェンダー干渉計のアーム数がn(n≧2)の場合について一般化すると、入力導波路901側から数えてi段目の分岐比が下記式(1)となるように設定し、(i+1)段目の光分岐手段を分岐比が下記式(2)側の導波路に接続すればよいことになる。 This is because when the 1-input 3-output optical branching means is configured by two-stage connection of the 1-input 2-output optical branching means, the branching ratio of the first-stage optical branching means is 2 3-1 : (2 2 −1 +2 1-1 ) = 4: 3, the branching ratio of the second-stage optical branching means can be expressed as 2 2-1 : 2 1-1 = 2: 1, and the number of arms of the Mach-Zehnder interferometer Is generalized in the case of n (n ≧ 2), the i-th branching ratio counting from the input waveguide 901 side is set to the following formula (1), and the (i + 1) -th optical branching means Is connected to the waveguide having a branching ratio of the following formula (2).

Figure 2012155238
Figure 2012155238
Figure 2012155238
Figure 2012155238

光合流手段についても同様に、出力導波路907に近い順にi段目とすると、i段目の合流比が上記式(1)となるように設定し、(i+1)段目の光合流手段を合流比が上記式(2)側の導波路に接続すればよい。   Similarly, with respect to the optical merging means, assuming that the i-th stage is closer to the output waveguide 907, the merging ratio of the i-th stage is set to the above equation (1), and the (i + 1) -th stage optical merging means is What is necessary is just to connect to the waveguide by which the confluence ratio is the above-mentioned formula (2) side.

本実施例に係る光変調器の構成を用いた場合も、直交変調器を用いた場合に本質的に生じていた3dBの過剰損失が発生しないことはいうまでもない。
本実施例に係る光変調器で用いる光分岐回路及び光合流回路については、特にその構成を限定するものではなく、Y分岐回路、方向性結合器、ファネル型カプラ、多モード導波路の干渉効果を用いたMMIカプラ等、どのような構成のものを用いても同様な効果を得ることが可能である。
Needless to say, even when the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is used, an excess loss of 3 dB, which is essentially generated when the quadrature modulator is used, does not occur.
The configuration of the optical branching circuit and the optical combining circuit used in the optical modulator according to the present embodiment is not particularly limited. The interference effect of the Y branching circuit, the directional coupler, the funnel type coupler, and the multimode waveguide is not limited. The same effect can be obtained by using any configuration such as an MMI coupler using the.

なお、本実施例に係る光変調器の構成においても、用いるマッハツェンダー変調器の構造及び材質に関しては、特に制約を設けるものではなく、LiNbO3に代表されるような誘電体材料、InP系、GaAs系に代表されるような化合物半導体材料、Si等の半導体材料、ポリマー系材料等、通常変調器として使用可能なすべての材料系について本構成をとることにより、上述したような効果が期待できる。また、導波路構造に関しても、特に制約を設けるものではなく、埋め込み構造、リッジ構造、ハイメサ構造等を信号光が伝搬可能な導波構造であれば、本実施例に係る光変調器の構成をとることにより同様な効果が期待できる。 In the configuration of the optical modulator according to the present embodiment, the structure and material of the Mach-Zehnder modulator to be used are not particularly limited, and a dielectric material such as LiNbO 3 , InP-based, The effects as described above can be expected by adopting this configuration for all material systems that can be used as a normal modulator, such as compound semiconductor materials typified by GaAs, semiconductor materials such as Si, and polymer materials. . Also, the waveguide structure is not particularly limited, and the configuration of the optical modulator according to the present embodiment is not limited as long as the waveguide structure allows signal light to propagate through a buried structure, a ridge structure, a high mesa structure, or the like. Similar effects can be expected.

以下、本発明に係る光変調器の第6の実施例について説明する。
本実施例に係る光変調器は、図9に示した第5の実施例に係る光変調器における光分岐回路902の構成の例を示している。本実施例に係る光変調器の構成では、作製が容易な分岐比1:1の対称光分岐回路を用いながら、過剰損失が従来の直交変調器を用いた場合よりも小さくなる構成を示す。
The sixth embodiment of the optical modulator according to the present invention will be described below.
The optical modulator according to this embodiment shows an example of the configuration of the optical branching circuit 902 in the optical modulator according to the fifth embodiment shown in FIG. The configuration of the optical modulator according to the present embodiment shows a configuration in which excess loss is smaller than that in the case of using a conventional quadrature modulator while using a symmetric optical branch circuit having a branching ratio of 1: 1 that is easy to manufacture.

図10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10中、1001は入力導波路、1002,1003,1004は分岐比1:1の対称光分岐回路、1005a,1005b,1005c,1005dは対称光分岐回路1002,1003,1004の出力導波路をそれぞれ示している。
今、入力導波路1001から入射した信号光は、分岐比1:1の対称分岐回路1002で2分岐され、1/2のパワーが出力導波路1005aへ、残りの1/2のパワーが2段目の分岐回路1003に入射する。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical modulator according to the present embodiment.
In FIG. 10, 1001 is an input waveguide, 1002, 1003, 1004 are symmetrical optical branch circuits with a branching ratio of 1: 1, and 1005a, 1005b, 1005c, 1005d are output waveguides of the symmetrical optical branch circuits 1002, 1003, 1004, respectively. Show.
Now, the signal light incident from the input waveguide 1001 is branched into two by a symmetrical branch circuit 1002 having a branching ratio of 1: 1, and 1/2 power is output to the output waveguide 1005a and the remaining 1/2 power is two stages. The light enters the branch circuit 1003 of the eye.

2段目の分岐回路1003も対称分岐回路なので、信号光はさらに2分岐され、結果として1/2×1/2=1/4のパワーが出力導波路1005bへ、残りの1/2×1/2=1/4のパワーが3段目の分岐回路1004に入射する。
3段目の分岐回路1004も対称分岐回路なので、信号光はさらに2分岐され、結果として1/4×1/2=1/8のパワーが出力導波路1005cへ、残りの1/4×1/2=1/8のパワーが出力導波路1005dへ導かれる。
Since the second branch circuit 1003 is also a symmetric branch circuit, the signal light is further branched into two, and as a result, the power of 1/2 × 1/2 = 1/4 is supplied to the output waveguide 1005b and the remaining 1/2 × 1. The power of / 2 = 1/4 is incident on the branch circuit 1004 at the third stage.
Since the third branch circuit 1004 is also a symmetric branch circuit, the signal light is further branched into two, resulting in 1/4 × 1/2 = 1/8 power to the output waveguide 1005c and the remaining 1/4 × 1. A power of / 2 = 1/8 is guided to the output waveguide 1005d.

今、出力導波路1005a,1005b,1005c,1005dのうち、出力導波路1005a,1005b,1005cのみに注目すると、その分岐比は1/2:1/4:1/8=4:2:1となっていることがわかる。したがって、出力導波路1005a,1005b,1005cのみを使用し、出力導波路1005dから出力される信号光を損失分として取り扱うと、図10に示した本実施例に係る光変調器の構成は、図7に示した第4の実施例に係る光変調器における光分岐回路702、及び図9に示した第5の実施例に係る光変調器における光分岐回路902として使用可能な非対称分岐比を有する光分岐手段として使用できることがわかる。   Now, focusing only on the output waveguides 1005a, 1005b, 1005c among the output waveguides 1005a, 1005b, 1005c, and 1005d, the branching ratio is 1/2: 1/4: 1/8 = 4: 2: 1. You can see that Therefore, when only the output waveguides 1005a, 1005b, and 1005c are used and the signal light output from the output waveguide 1005d is handled as a loss, the configuration of the optical modulator according to the present embodiment illustrated in FIG. 7 has an asymmetric branching ratio usable as the optical branching circuit 702 in the optical modulator according to the fourth embodiment shown in FIG. 7 and the optical branching circuit 902 in the optical modulator according to the fifth embodiment shown in FIG. It turns out that it can be used as an optical branching means.

図10に示した本実施例に係る光変調器の構成における光分岐手段は、左右反転することによりそのまま光合流手段として使用可能であるため、図9に示した第5の実施例に係る光変調器における光合流回路906として使用可能であることはいうまでもない。   The optical branching means in the configuration of the optical modulator according to the present embodiment shown in FIG. 10 can be used as it is as an optical merging means by reversing left and right, so that the light according to the fifth embodiment shown in FIG. Needless to say, the optical combining circuit 906 in the modulator can be used.

ここで、図10に示した本実施例に係る光変調器の構成を用いた場合の過剰損失について議論する。
光分岐手段において出力導波路1005a,1005b,1005cに出力されるパワーの合計は、1/2+1/4+1/8=7/8となる。一方、本構成を光合流手段として使用した場合、いわゆる光線逆行の定理により分岐の場合と同様に最大で7/8となる。これは、3本の導波路から同位相で信号光が入射した際に成り立つ。このときの変調器トータルの透過パワーは、7/8×7/8=49/64となり、過剰損失は約1.2dBとなるため、従来の直交変調器を用いた場合の過剰損失3dBと比較して1.8dBも低損失化が図れることがわかる。
Here, the excess loss when the configuration of the optical modulator according to the present embodiment shown in FIG. 10 is used will be discussed.
The total power output to the output waveguides 1005a, 1005b, and 1005c in the optical branching unit is 1/2 + 1/4 + 1/8 = 7/8. On the other hand, when this configuration is used as an optical merging means, the maximum is 7/8 as in the case of branching according to the so-called ray-reverse theorem. This is true when signal light is incident in the same phase from the three waveguides. At this time, the total transmission power of the modulator is 7/8 × 7/8 = 49/64, and the excess loss is about 1.2 dB. Compared with the excess loss of 3 dB when the conventional quadrature modulator is used. It can be seen that the loss can be reduced by 1.8 dB.

以上説明したように、光分岐手段もしくは光合流手段の一方、又は光分岐手段及び光合流手段の両方を、対称光分岐回路又は対称光合流回路の多段接続で構成し、出力ポート又は入力ポートのうち1つを使用しない構成を用いた場合でも、従来の直交変調器を用いた構成に比べ、構成が簡単で低コスト、かつ制御が容易で低損失な光多値変調用の変調器を提供することが可能となる。   As described above, either the optical branching unit or the optical combining unit, or both the optical branching unit and the optical combining unit are configured by a multistage connection of a symmetric optical branching circuit or a symmetric optical combining circuit, and the output port or the input port Even when a configuration that does not use one of them is used, a modulator for optical multilevel modulation that has a simple configuration, low cost, easy control, and low loss compared to a configuration using a conventional quadrature modulator is provided. It becomes possible to do.

本発明は、例えば、電気信号を光信号に変換して送信する光変調器に利用することが可能である。   The present invention can be used, for example, in an optical modulator that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal.

101 入力導波路
102 光分岐回路
103a,103b 接続導波路
104a,104b 位相変調器
105a,105b 接続導波路
106 光合流回路
107 出力導波路
301a,301b 入力導波路
302 多モード干渉領域
303a,303b 分岐出力用導波路
304 入力導波路
305 対称光分岐回路
306 接続導波路
307 位相調整領域
308 対称合分器回路
309,310 分岐出力用導波路
311 入力導波路
312,313 対称光分岐回路
314,315 分岐出力用導波路
316 導波路
401 入力導波路
402 非対称な分岐比を有する光分岐手段である光分岐回路
403a,403b 接続導波路
404a,404b 位相変調器
405a,405b 接続導波路
406 光合流回路
407 出力導波路
408a,408b 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
605a,605b 接続導波路
606 光合流回路
607 出力導波路
608a,608b 位相調整領域
609a,609b 電界吸収領域
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 接続導波路
706 光合流回路
707 出力導波路
708a,708b,708c 位相調整領域
709a,709b,709c 電界吸収領域
901 入力導波路
902 光分岐回路
903a,903b,903c 接続導波路
904a,904b,904c 位相変調器
905a,905b,905c 接続導波路
906 光合流回路
907 出力導波路
908a,908b,908c 位相調整領域
909a,909b,909c 電界吸収領域
910,911 光分岐回路
912,913 光合流回路
1001 入力導波路
1002,1003,1004 対称光分岐回路
1005a,1005b,1005c,1005d 出力導波路
1101 入力導波路
1102 光分岐回路
1103a,1103b 接続導波路
1104a,1104b 光分岐回路
1105a,1105b,1105c,1105d 位相変調器
1106a,1106b 光合流回路
1107a,1107b 位相調整領域
1108 光合流回路
1109 出力導波路
1110a,1110b マッハツェンダー変調器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Input waveguide 102 Optical branch circuit 103a, 103b Connection waveguide 104a, 104b Phase modulator 105a, 105b Connection waveguide 106 Optical merge circuit 107 Output waveguide 301a, 301b Input waveguide 302 Multimode interference area | region 303a, 303b Branch output Waveguide 304 Input waveguide 305 Symmetric optical branch circuit 306 Connection waveguide 307 Phase adjustment region 308 Symmetric multiplexer circuit 309, 310 Branch output waveguide 311 Input waveguide 312, 313 Symmetric optical branch circuit 314, 315 Branch output Waveguide 316 Waveguide 401 Input waveguide 402 Optical branch circuits 403a and 403b which are optical branching means having asymmetric branching ratios Connection waveguides 404a and 404b Phase modulators 405a and 405b Connection waveguides 406 Optical converging circuit 407 Waveguide 408a, 408b Phase adjustment Tuning region 601 Input waveguide 602 Optical branch circuit 603a, 603b Connection waveguide 604a, 604b Phase modulator 605a, 605b Connection waveguide 606 Optical merge circuit 607 Output waveguide 608a, 608b Phase adjustment region 609a, 609b Electric field absorption region 701 Input Waveguide 702 Optical branch circuit 703a, 703b, 703c Connection waveguide 704a, 704b, 704c Phase modulator 705a, 705b, 705c Connection waveguide 706 Optical converging circuit 707 Output waveguide 708a, 708b, 708c Phase adjustment regions 709a, 709b, 709c Electric field absorption region 901 Input waveguide 902 Optical branch circuit 903a, 903b, 903c Connection waveguide 904a, 904b, 904c Phase modulator 905a, 905b, 905c Connection waveguide 906 Optical converging circuit 907 Output waveguide 908a, 908b, 908c Phase adjustment region 909a, 909b, 909c Electromagnetic absorption region 910, 911 Optical branch circuit 912, 913 Optical merge circuit 1001 Input waveguide 1002, 1003, 1004 Symmetric optical branch circuit 1005a, 1005b, 1005c, 1005d Waveguide 1101 Input waveguide 1102 Optical branch circuit 1103a, 1103b Connection waveguide 1104a, 1104b Optical branch circuit 1105a, 1105b, 1105c, 1105d Phase modulator 1106a, 1106b Optical merge circuit 1107a, 1107b Phase adjustment area 1108 Optical merge circuit 1109 Output guidance Waveguides 1110a and 1110b Mach-Zehnder modulators

Claims (11)

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、
入射信号光を分岐する光分岐手段と、
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伝搬光の位相を変調する少なくとも2つの位相変調手段と、
前記少なくとも2つの位相変調手段からの出力を合流させる光合流手段と
を備え、
さらに、前記光分岐手段と前記光合流手段のうち少なくとも一方が非対称な分岐比又は合流比を有し、
前記少なくとも2つの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互いに異なるように設定される
ことを特徴とする光変調器。
An optical modulator that converts an input electrical signal into a multilevel optical signal,
Optical branching means for branching incident signal light;
At least two phase modulation means connected to the output side of the optical branching means for modulating the phase of propagating light according to the electrical signal;
Optical merging means for merging outputs from the at least two phase modulation means,
Furthermore, at least one of the light branching means and the light joining means has an asymmetric branching ratio or joining ratio,
An optical modulator characterized in that the intensity of the signal light guided from the at least two phase modulation means to the output side through the optical converging means is set to be different from each other.
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、
入射信号光を分岐する光分岐手段と、
分岐された信号光を合流する光合流手段と、
マッハツェンダー干渉計を構成する前記光分岐手段と前記光合流手段を結ぶ少なくとも2本の導波路と、
前記少なくとも2本の導波路にそれぞれ位相変調手段と
を備え、
さらに、前記光分岐手段と前記光合流手段のうち少なくとも一方が非対称な分岐比又は合流比を有し、
前記位相変調手段を通過し、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信号光の伝搬経路に応じて互いに異なるように設定される
ことを特徴とする光変調器。
An optical modulator that converts an input electrical signal into a multilevel optical signal,
Optical branching means for branching incident signal light;
An optical merging means for merging the branched signal light;
At least two waveguides connecting the optical branching means and the optical combining means constituting the Mach-Zehnder interferometer;
A phase modulation means for each of the at least two waveguides;
Furthermore, at least one of the light branching means and the light joining means has an asymmetric branching ratio or joining ratio,
An optical modulator characterized in that the intensity of the signal light passing through the phase modulation means and guided to the output side through the optical converging means is set to be different depending on the propagation path of the signal light.
前記出力側に導かれる信号光の強度が互いに1/4倍ずつ異なる
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。
3. The optical modulator according to claim 1, wherein the intensity of the signal light guided to the output side is different from each other by 1/4 times.
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、
入射信号光を2:1の分岐比により2分岐する光分岐手段と、
前記第1の光分岐手段の出力側に接続され、前記電気信号に応じて伝搬光の位相を変調する2つの位相変調手段と、
前記2つの位相変調手段からの出力を2:1の合流比により合流させる光合流手段と
を備え、
前記2つの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4:1となるように前記光分岐手段と前記光合流手段が接続される
ことを特徴とする光変調器。
An optical modulator that converts an input electrical signal into a multilevel optical signal,
Optical branching means for splitting the incident signal light into two parts with a branching ratio of 2: 1;
Two phase modulation means connected to the output side of the first optical branching means for modulating the phase of propagating light according to the electrical signal;
Optical merging means for merging the outputs from the two phase modulation means at a merging ratio of 2: 1;
An optical modulation characterized in that the optical branching means and the optical combining means are connected so that the intensity of the signal light guided from the two phase modulation means through the optical combining means to the output side is 4: 1 vessel.
前記少なくとも2つの位相変調手段の全て、又は前記少なくとも2つの位相変調手段のうち1つの位相変調手段を除いた残りの位相変調手段に、伝搬するレーザ発振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から請求項4項のいずれか1項に記載の光変調器。
Phase adjustment means for adjusting the phase of the laser oscillation light to be propagated is connected to all of the at least two phase modulation means or the remaining phase modulation means except for one of the at least two phase modulation means. The optical modulator according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical modulator is provided.
前記少なくとも2つの位相変調手段の全て、又は前記少なくとも2つの位相変調手段のうち1つの位相変調手段を除いた残りの位相変調手段に、前記少なくとも2つの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が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5項のいずれか1項に記載の光変調器。
Output from the at least two phase modulation means via the optical merging means to all of the at least two phase modulation means or to the remaining phase modulation means excluding one of the at least two phase modulation means. 6. A phase adjusting means for adjusting the phase of the signal light propagating so that the phase difference of the signal light guided to the side becomes an integer multiple of 0 degrees or 90 degrees is connected. The optical modulator according to any one of Items.
前記少なくとも2つの位相変調手段の全て、又は前記少なくとも2つの位相変調手段のうち1つの位相変調手段を除いた残りの位相変調手段に、伝搬するレーザ発振光の強度を調整する強度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6のいずれか1項に記載の光変調器。
Intensity adjusting means for adjusting the intensity of the propagating laser oscillation light is connected to all of the at least two phase modulating means or the remaining phase modulating means excluding one of the at least two phase modulating means. The optical modulator according to claim 1, wherein the optical modulator is a light modulator.
前記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7に記載の光変調器。
8. The optical modulator according to claim 7, wherein as the intensity adjusting means, an absorbing means for absorbing propagating signal light or an amplifying means for amplifying propagating signal light is connected.
前記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7に記載の光変調器。
The optical modulator according to claim 7, wherein a Mach-Zehnder interferometer is connected as the intensity adjusting unit.
前記光分岐手段が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9のいずれか1項に記載の光変調器。
The optical branching unit is any one of a multimode interference coupler, a funnel coupler, a directional coupler, and a Y-shaped optical combiner. Light modulator.
前記光合流手段が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10のいずれか1項に記載の光変調器。
11. The device according to claim 1, wherein the optical combining unit is any one of a multimode interference coupler, a funnel type coupler, a directional coupler, and a Y-shaped optical combiner. Light modulator.
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