JP2013044991A - Optical subcarrier generator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical subcarrier generator, capable of generating the optical subcarrier of which the frequency intervals are equal and the intensity is constant and flat, and also having a simple device constitution and a small device scale.SOLUTION: The optical subcarrier generator includes: a Mach-Zehnder optical modulator 20 equipped with optical phase modulation sections 25, 26 having non-linear phase-voltage characteristics; a CW light source 31; a sine wave electric signal source 32 for applying the sine wave voltage signal of a same amplitude voltage Vto the optical phase modulation sections 25, 26; a DC voltage source 33 for applying a DC bias voltage Vto the optical phase modulation section 25; and a second DC voltage source 34 for applying a DC bias voltages Vto the optical phase modulation section 26. Also, a magnitude relation of these voltages is V>V≥V, and each of the optical phase bias modulation sections 25, 26 is driven by the sine wave voltage signal of the same amplitude voltage Vand mutually different DC bias voltages V, Vand by controlling the optical phase modulation amplitude, optical phase modulation is asymmetrically performed between the optical modulation sections 25, 26.

Description

本発明は光サブキャリア(光副搬送波)を生成する光サブキャリア生成器に関するものである。   The present invention relates to an optical subcarrier generator that generates optical subcarriers (optical subcarriers).

近年の光ファイバ通信システムに対する要求として、波長分割多重光伝送技術を基本とした、総伝送容量が数テラビット/秒から数十テラビット/秒を可能とする伝送システム及びデバイスの研究開発が盛んに行われている。従来の光ファイバ通信で用いられている、強度「0」、「1」のみを信号として用いるバイナリ伝送による強度変調、直接検波方式の場合、40ギガビット/秒や100ギガビット/秒といった高速化に伴い、送信信号の光スペクトルが広がる結果、分散耐性が急激に劣化するだけでなく、波長分割多重におけるチャネル間クロストークを避けるために、波長間隔を広く確保する必要があることなどが、周波数利用効率の低下やネットワークの柔軟性を低下させる要因となっている。   As a recent demand for optical fiber communication systems, research and development of transmission systems and devices based on wavelength division multiplexing optical transmission technology and capable of a total transmission capacity of several terabits / second to several tens of terabits / second has been actively conducted. It has been broken. In the case of the intensity modulation by binary transmission using only the intensity “0” and “1” as signals as used in the conventional optical fiber communication, and the direct detection method, the speed increases to 40 gigabit / second or 100 gigabit / second. As a result of the spread of the optical spectrum of the transmitted signal, not only the dispersion tolerance deteriorates abruptly, but it is necessary to ensure a wide wavelength interval in order to avoid crosstalk between channels in wavelength division multiplexing. Decrease and network flexibility.

そこで、1チャネルあたりの周波数帯域を占有せずにビットレートを増大させる方法として、変調方式の多値化や多重化などの技術が重要となっている。   Therefore, as a method for increasing the bit rate without occupying the frequency band per channel, techniques such as multi-level modulation and multiplexing are important.

分散耐性の向上と周波数利用効率を高めるための技術として、直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)が有望視されている。同方式は、マルチキャリア伝送方式の一種であり、各々のサブキャリアが直交関係となるような条件の下で多重化することにより、サブキャリア間の変調スペクトルのオーバーラップに対して受信端で分離、復調可能なことから、移動体無線通信を始めとするワイヤレス伝送において実用化されている。直交周波数分割多重方式では、単一キャリアの伝送と比べて、サブキャリアあたりのビットレートを1/N(N:光サブキャリア数)に低速化することが可能となるため、同方式を光ファイバ通信に適用することで、各サブキャリアの送信信号のスペクトル広がりを抑圧し、光ファイバの波長分散や偏波モード分散に起因する伝送容量の制限を緩和することができる。   Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is promising as a technique for improving dispersion tolerance and increasing frequency utilization efficiency. This method is a kind of multi-carrier transmission method, and it is separated at the receiving end against the overlap of modulation spectrum between subcarriers by multiplexing under the condition that each subcarrier is orthogonal. Since it can be demodulated, it has been put to practical use in wireless transmission including mobile radio communication. In orthogonal frequency division multiplexing, the bit rate per subcarrier can be reduced to 1 / N (N: number of optical subcarriers) compared to single carrier transmission. By applying to communication, it is possible to suppress the spectrum spread of the transmission signal of each subcarrier, and to relax the limitation of the transmission capacity due to the chromatic dispersion and polarization mode dispersion of the optical fiber.

直交周波数分割多重方式を光ファイバ通信システムに応用する手段として、下記の非特許文献1に示されているような電気処理によって生成されたOFDMベースバンド信号を用いて光変調器を駆動する方式がある。また、下記の特許文献1,2などに示されているように、光の領域で光直交サブキャリアを生成し、各々のサブキャリアを強度変調又は位相変調する方法が提案されている。更には、光のサブキャリアをそれぞれ、電気処理によって生成されたOFDMベースバンド信号を用いて変調することで、光波長帯域毎にOFDM方式を用いることにより光ファイバ通信とワイヤレス通信のフレキシブルな接続が期待できる。   As a means for applying the orthogonal frequency division multiplexing method to an optical fiber communication system, there is a method of driving an optical modulator using an OFDM baseband signal generated by electrical processing as shown in Non-Patent Document 1 below. is there. Also, as shown in the following Patent Documents 1 and 2, etc., a method has been proposed in which optical orthogonal subcarriers are generated in the light region and each subcarrier is intensity modulated or phase modulated. Furthermore, each optical subcarrier is modulated using an OFDM baseband signal generated by electrical processing, so that flexible connection between optical fiber communication and wireless communication can be achieved by using the OFDM method for each optical wavelength band. I can expect.

このように光サブキャリアを搬送波として積極的に使用する手法では、光サブキャリア毎にどのような変調を行うかがフレキシブルに決定されるだけでなく、必要な情報量を送信するために必要な帯域(光サブキャリア数)を確保して適切に変調を行うことで、ネットワークの柔軟性の向上を可能とする。   As described above, in the method of actively using the optical subcarrier as the carrier wave, it is not only flexible to determine what kind of modulation is performed for each optical subcarrier, but also necessary for transmitting the necessary amount of information. By ensuring the bandwidth (number of optical subcarriers) and performing appropriate modulation, network flexibility can be improved.

光サブキャリアの最も単純な生成方法は、複数のレーザ光源の発振周波数(波長)を高精度に制御することで、光サブキャリアを生成する方法である。しかし、この方法では、周波数間隔(波長間隔)が重要となる光OFDMについては、各々の周波数(波長)を精度よく合わせることが困難となる。   The simplest generation method of optical subcarriers is a method of generating optical subcarriers by controlling the oscillation frequencies (wavelengths) of a plurality of laser light sources with high accuracy. However, with this method, it is difficult to accurately match each frequency (wavelength) for optical OFDM in which the frequency interval (wavelength interval) is important.

これに対して、下記の非特許文献2,3,4に示されるように、光変調器を駆動して変調側波帯を利用するものや、光共振器の強制モード同期を用いる等といった手法で周波数スペクトルを光サブキャリアとして利用する方法がある。これらの方法は、光変調器を正弦波の電気信号で駆動することにより、変調周波数と同じ周波数間隔で変調側波帯が生成され、周波数間隔を精度よく光サブキャリアを生成することができるため、レーザ光源を複数個用いる方法と比べて、光OFDM用の光サブキャリア生成に適しているといえる。   On the other hand, as shown in Non-Patent Documents 2, 3, and 4 below, a method of driving an optical modulator to use a modulation sideband, a method of using forced mode locking of an optical resonator, etc. There is a method of using the frequency spectrum as an optical subcarrier. In these methods, by driving the optical modulator with a sine wave electrical signal, modulation sidebands are generated at the same frequency interval as the modulation frequency, and optical subcarriers can be generated with high accuracy in the frequency interval. Compared with the method using a plurality of laser light sources, it can be said that the method is more suitable for generating optical subcarriers for optical OFDM.

また、光サブキャリアの各々のスペクトルの強度が一定となることは、伝送システムを構築する際の光信号の等化増幅や受信感度等の点から、受信系に適した送信信号を生成するために必須である。   In addition, the fact that the spectrum intensity of each optical subcarrier is constant is because a transmission signal suitable for the receiving system is generated from the viewpoint of equalization amplification and reception sensitivity of the optical signal when constructing the transmission system. Is essential.

非特許文献2の光サブキャリア生成器は、光位相変調器と光強度変調器とを併用し、これらを同じ変調周波数の同期信号でそれぞれ駆動し、初段の光位相変調器で生成された変調側波帯を後段に接続された光強度変調器で強度変調し、相互に周波数スペクトルを干渉させることで、光サブキャリアのスペクトルの強度を一定にするものである。   The optical subcarrier generator of Non-Patent Document 2 uses an optical phase modulator and an optical intensity modulator in combination, drives them with synchronization signals of the same modulation frequency, and generates the modulation generated by the first-stage optical phase modulator. The intensity of the sideband is modulated by a light intensity modulator connected at the subsequent stage, and the spectrum of the optical subcarrier is made constant by causing the frequency spectrum to interfere with each other.

非特許文献4の光サブキャリア生成器は、図12に示すように、単一のマッハツェンダ型光位相変調器10を用いたものである。このマッハツェンダ型光位相変調器10は、光分岐部(光導波路分岐部)1と、光結合部(光導波路結合部)2と、光分岐部1と光結合部2とに挟まれた第1のアーム光導波路3及び第2のアーム光導波路4と、第1のアーム光導波路3上に形成されている第1の光位相変調部6と、第2のアーム光導波路4上に形成されている第2の光位相変調部7とを有するものである。光サブキャリア生成器は、このマッハツェンダ型光位相変調器10と、CW光(連続光)を発生するCW光源11と、正弦波電気信号源12と、第1の電気アンプ13と、第2の電気アンプ14と、直流電圧源15と、偏光制御器16とを備えた構成となっている。   The optical subcarrier generator of Non-Patent Document 4 uses a single Mach-Zehnder optical phase modulator 10 as shown in FIG. The Mach-Zehnder type optical phase modulator 10 includes a first optical fiber branching section (optical waveguide branching section) 1, an optical coupling section (optical waveguide coupling section) 2, and a first sandwiched between the optical branching section 1 and optical coupling section 2. Formed on the first arm optical waveguide 3, the second arm optical waveguide 4, the first optical phase modulation unit 6 formed on the first arm optical waveguide 3, and the second arm optical waveguide 4. The second optical phase modulation unit 7 is included. The optical subcarrier generator includes this Mach-Zehnder optical phase modulator 10, a CW light source 11 that generates CW light (continuous light), a sine wave electric signal source 12, a first electric amplifier 13, and a second electric amplifier. The electric amplifier 14, the DC voltage source 15, and the polarization controller 16 are provided.

この非特許文献4の光サブキャリア生成器では、マッハツェンダ型光位相変調器10のアーム光導波路3,4上に形成されている光位相変調部5,6のそれぞれを、正弦波電気信号源12から電気アンプ13,14を介して印加される異なる大きさの振幅電圧の正弦波電圧信号と、直流電圧源15から印加される直流電圧とで駆動することにより、CW光源11から偏光制御器16を介して入力し光分岐部1で分岐した光をそれぞれ位相変調した後、マッハツェンダ型光位相変調器10の出力合波端(光結合部2)で各々の変調スペクトルをベクトル的に合成することにより、光サブキャリアのスペクトルの強度を一定とする。   In the optical subcarrier generator of Non-Patent Document 4, each of the optical phase modulators 5 and 6 formed on the arm optical waveguides 3 and 4 of the Mach-Zehnder optical phase modulator 10 is replaced with a sine wave electric signal source 12. From the CW light source 11 to the polarization controller 16 by driving with sinusoidal voltage signals of different amplitude voltages applied from the AC amplifiers 13 and 14 and the DC voltage applied from the DC voltage source 15. After phase-modulating the light that is input via the optical branching unit 1 and branched at the optical branching unit 1, the respective modulation spectra are combined in a vector manner at the output multiplexing end (optical coupling unit 2) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 10. Thus, the spectrum intensity of the optical subcarrier is made constant.

特開2009−17320号公報JP 2009-17320 A 特開2009−124700号公報JP 2009-124700 A

S.L.Jansen, I.Morita, N.Takeda, and H.Tanaka,“20-Gb/s OFDM Transmission over 4,160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation,”Proc. of OFC/NFOEC2007, paper PDP15, 2007.SLJansen, I. Morita, N. Takeda, and H. Tanaka, “20-Gb / s OFDM Transmission over 4,160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation,” Proc. Of OFC / NFOEC2007, paper PDP15, 2007. Fujiwara, M., J. Kani, et al. (2001). "Flattened optical multicarrier generation of 12.5 GHz spaced 256 channels based on sinusoidal amplitude and phase hybrid modulation." Electronics Letters 37(15): 967-968.Fujiwara, M., J. Kani, et al. (2001). "Flattened optical multicarrier generation of 12.5 GHz spaced 256 channels based on sinusoidal amplitude and phase hybrid modulation." Electronics Letters 37 (15): 967-968. Kourogi, M., K. Nakagawa, et al. (1993). "Wide-span optical frequency comb generator for accurate optical frequency difference measurement." Quantum Electronics, IEEE Journal of 29(10): 2693-2701.Kourogi, M., K. Nakagawa, et al. (1993). "Wide-span optical frequency comb generator for accurate optical frequency difference measurement." Quantum Electronics, IEEE Journal of 29 (10): 2693-2701. Sakamoto, T., T. Kawanishi, et al. (2007). "Asymptotic formalism for ultraflat optical frequency comb generation using a Mach-Zehnder modulator." Opt. Lett. 32(11): 1515-1517.Sakamoto, T., T. Kawanishi, et al. (2007). "Asymptotic formalism for ultraflat optical frequency comb generation using a Mach-Zehnder modulator." Opt. Lett. 32 (11): 1515-1517.

しかしながら、非特許文献2の光サブキャリア生成器では、平坦性の良い光サブキャリアの生成は可能であるが、光位相変調器と光強度変調器とを直結し、これらの同期駆動が不可欠であるため、装置規模が増大し、且つ、装置構成が複雑となるという問題点がある。   However, although the optical subcarrier generator of Non-Patent Document 2 can generate optical subcarriers with good flatness, the optical phase modulator and the optical intensity modulator are directly connected, and these synchronous drives are indispensable. Therefore, there are problems that the apparatus scale increases and the apparatus configuration becomes complicated.

また、非特許文献4の光サブキャリア生成器では、前述の非特許文献2の問題点を克服するための、直結された2つの光変調器を必要とせず、これらの同期駆動も不用となる構成となっているが、各位相変調部5,7を異なる大きさの振幅電圧の正弦波信号で駆動するために電気アンプ13,14や減衰器等の電圧調整するための装置が2つ必要となってしまう。従って、非特許文献4の光サブキャリア生成器においても、装置規模が増大するといった問題点は解決されていない。   Further, the optical subcarrier generator of Non-Patent Document 4 does not require two directly connected optical modulators for overcoming the problems of Non-Patent Document 2 described above, and their synchronous driving is also unnecessary. Although it is configured, two devices for adjusting the voltages of the electric amplifiers 13 and 14 and the attenuator are required in order to drive each of the phase modulation units 5 and 7 with a sine wave signal having a different amplitude voltage. End up. Therefore, even in the optical subcarrier generator of Non-Patent Document 4, the problem that the device scale increases is not solved.

また、非特許文献2,3,4における共通の問題点として、CW光を発生するCW光源を、変調器とは別に外部に用意する必要があるという問題点がある。この場合、外部にCW光源を設けるだけでなく、外部のCW光源と光変調器とを最適な偏光状態で接続するために偏光制御器も必要となることがあり、偏光制御器を設けることによって装置規模が増大するだけでなく、全体の装置構成が複雑化するという問題点も挙げられる。   Further, as a common problem in Non-Patent Documents 2, 3, and 4, there is a problem that it is necessary to prepare a CW light source that generates CW light outside of the modulator. In this case, not only an external CW light source but also a polarization controller may be required to connect the external CW light source and the optical modulator in an optimal polarization state. By providing the polarization controller, There is a problem that not only the apparatus scale increases but also the entire apparatus configuration becomes complicated.

従って本発明は上記の問題点に鑑み、周波数間隔が等しく、且つ、強度が一定で平坦な光サブキャリアを生成することができ、且つ、従来よりも装置構成が簡易で装置規模が小さい光サブキャリア生成器を提供することを課題としている。   Therefore, in view of the above problems, the present invention can generate optical subcarriers having equal frequency intervals, constant intensity, and flatness, and an optical subcarrier with a simpler apparatus configuration and a smaller apparatus scale than conventional ones. It is an object to provide a carrier generator.

上記課題を解決する第1発明の光サブキャリア生成器は、光分岐部と、光結合部と、前記光結合部と前記光結合部とに挟まれた第1のアーム光導波路及び第2のアーム光導波路と、前記第1のアーム光導波路上に形成された非線形な位相−電圧特性を有する第1の光位相変調部と、前記第2のアーム光導波路上に形成された非線形な位相−電圧特性を有する第2の光位相変調部とを備えたマッハツェンダ型光変調器と、
CW光を前記光分岐部へ出力するCW光源と、
前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部に同一振幅電圧の正弦波電圧信号を印加する正弦波電気信号源と、
前記第1の光位相変調部に第1の直流バイアス電圧を印加する第1の直流電圧源と、
前記第2の光位相変調部に第2の直流バイアス電圧を印加する第2の直流電圧源とを有し、
且つ、前記正弦波電圧信号の振幅電圧をVm、前記第1の直流バイアス電圧をVb1、前記第2の直流バイアス電圧をVb2とすると、これらの大小関係がVb1>Vb2≧Vmであり、
前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相調整部のそれぞれを、前記同一振幅電圧の正弦波電圧信号と互いに異なる前記第1の直流バイアス電圧と前記第2の直流バイアス電圧とで駆動して、光位相変調振幅を制御することにより、前記第1の光位相変調部と前記第2の光位相変調部の間で非対称に光位相変調を行う構成であること、
を特徴とする。
An optical subcarrier generator according to a first aspect of the present invention for solving the above problems includes an optical branching unit, an optical coupling unit, a first arm optical waveguide sandwiched between the optical coupling unit and the optical coupling unit, and a second optical waveguide unit. An arm optical waveguide, a first optical phase modulator having a nonlinear phase-voltage characteristic formed on the first arm optical waveguide, and a nonlinear phase formed on the second arm optical waveguide; A Mach-Zehnder optical modulator comprising a second optical phase modulator having voltage characteristics;
A CW light source that outputs CW light to the optical branching unit;
A sine wave electric signal source for applying a sine wave voltage signal of the same amplitude voltage to the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit;
A first DC voltage source for applying a first DC bias voltage to the first optical phase modulator;
A second DC voltage source for applying a second DC bias voltage to the second optical phase modulator,
When the amplitude voltage of the sine wave voltage signal is V m , the first DC bias voltage is V b1 , and the second DC bias voltage is V b2 , the magnitude relationship between them is V b1 > V b2 ≧ V m ,
Each of the first optical phase modulation unit and the second optical phase adjustment unit is configured such that the first DC bias voltage and the second DC bias voltage are different from the sine wave voltage signal having the same amplitude voltage. Driving and controlling the optical phase modulation amplitude to perform asymmetric optical phase modulation between the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit,
It is characterized by.

また、第2発明の光サブキャリア生成器は、第1発明の光サブキャリア生成器において、前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部は、半導体材料を用いた、量子閉じ込めシュタルク効果などの電界−光吸収に伴う屈折率変化を生じるものであることを特徴とする。   An optical subcarrier generator according to a second aspect of the present invention is the optical subcarrier generator according to the first aspect of the present invention, wherein the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit use a semiconductor material. It is characterized by causing a change in refractive index accompanying electric field-light absorption such as a confined Stark effect.

また、第3発明の光サブキャリア生成器は、第1又は第2発明の光サブキャリア生成器において
前記CW光源と前記マッハツェンダ型光変調器が、同一の半導体基板上にモノリシックに集積されて、CW光源モノリシック集積マッハツェンダ型光変調器を構成していることを特徴とする。
The optical subcarrier generator of the third invention is the optical subcarrier generator of the first or second invention, wherein the CW light source and the Mach-Zehnder optical modulator are monolithically integrated on the same semiconductor substrate, A CW light source monolithic integrated Mach-Zehnder type optical modulator is configured.

また、第4発明の光サブキャリア生成器は、第3発明の光サブキャリア生成器において、前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部に前記同一振幅電圧の正弦波電圧信号を印加するための分岐線路と電極が、前記半導体基板上に形成されていることを特徴とする。   The optical subcarrier generator according to a fourth aspect of the present invention is the optical subcarrier generator according to the third aspect of the present invention, wherein the sine wave voltage of the same amplitude voltage is applied to the first optical phase modulator and the second optical phase modulator. A branch line and an electrode for applying a signal are formed on the semiconductor substrate.

また、第5発明の光サブキャリア生成器は、第1〜第4発明の何れかの光サブキャリア生成器において、
前記第1の直流バイアス電圧及び前記第2の直流バイアス電圧と、前記第1の光位相変調部と前記第2の光位相変調部の間の位相差の調整において、前記正弦波電圧信号による位相変調振幅成分、及び、前記第1の直流バイアス電圧と前記第2の直流バイアス電圧による位相変化量の、前記第1の光位相変調部と前記第2の光位相変調部の間での位相差をそれぞれ、Δφm及びΔφdcと定義するとき、直線Δφm=−Δφdc+πの位相差Δφm,Δφdcの関係を満たすように前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部を駆動することで、光サブキャリアの強度を一定とする光サブキャリア生成器であって、直線Δφm=−Δφdc+πの定義域の初期点Δφdc1とエラーバーの誤差範囲errが、非線形性を示す位相項φnlによって、下記の式(I)及び式(II)で規定される範囲内となる位相差Δφm,Δφdcの関係となるよう駆動電圧を調整する構成であることを特徴とする。
The optical subcarrier generator of the fifth invention is the optical subcarrier generator of any of the first to fourth inventions,
In the adjustment of the first DC bias voltage and the second DC bias voltage, and the phase difference between the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit, the phase of the sine wave voltage signal A phase difference between the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit with respect to a modulation amplitude component and a phase change amount due to the first DC bias voltage and the second DC bias voltage Are defined as Δφ m and Δφ dc , respectively, the first optical phase modulation unit and the second optical phase so as to satisfy the relationship of phase differences Δφ m and Δφ dc of a straight line Δφ m = −Δφ dc + π An optical subcarrier generator that drives the modulator to make the intensity of the optical subcarrier constant, and an error range err between the initial point Δφ dc1 and the error bar in the domain of the straight line Δφ m = −Δφ dc + π , the phase term phi nl showing the non-linearity, the following formula (I And characterized in that it is configured to adjust the relationship between so as drive voltage of the phase difference Δφ m, Δφ dc to be within the range defined by formula (II).

また、第6発明の光サブキャリア生成器は、第1〜第5発明の何れかの光サブキャリア生成器において、
前記第1のアーム光導波路上に形成した第1の光位相調整部と、
前記第2のアーム光導波路上に形成した第2の光位相調整部と、
前記第1の光位相調整部に第1の直流電流又は第1の直流電圧を印加する第1の直流電源と、
前記第2の光位相調整部に第2の直流電流又は第2の直流電圧を印加する第2の直流電源とを有し、
前記第1の光位相調整部及び前記第2の光位相調整部のそれぞれを、前記第1及び第2の直流電流又は前記第1及び第2の直流電圧で駆動することにより、前記マッハツェンダ型光変調器の合波出力端である前記光結合部での初期位相差がゼロとなるように調整する構成であることを特徴とする。
The optical subcarrier generator of the sixth invention is the optical subcarrier generator of any of the first to fifth inventions,
A first optical phase adjustment unit formed on the first arm optical waveguide;
A second optical phase adjuster formed on the second arm optical waveguide;
A first DC power supply for applying a first DC current or a first DC voltage to the first optical phase adjustment unit;
A second DC power source for applying a second DC current or a second DC voltage to the second optical phase adjustment unit,
By driving each of the first optical phase adjustment unit and the second optical phase adjustment unit with the first and second DC currents or the first and second DC voltages, the Mach-Zehnder light It is characterized in that the initial phase difference at the optical coupling unit, which is the multiplexing output terminal of the modulator, is adjusted to be zero.

本発明の光サブキャリア生成器によれば、第1の光位相変調部及び第1の光位相調整部のそれぞれを、同一振幅電圧の正弦波電圧信号と互いに異なる第1の直流バイアス電圧と第2の直流バイアス電圧とで駆動して、光位相変調振幅を制御することにより、第1の光位相変調部と第2の光位相変調部の間で非対称に光位相変調を行う構成のものであるため、互いに異なる振幅電圧を有する正弦波電圧信号を用いることなく、直流バイアス電圧の調整のみで、強度が平坦化された光サブキャリアを生成することができる。互いに異なる振幅電圧を有する正弦波電圧信号を生成する必要がないため、電気アンプなどが不要である。2つの直流電圧源が必要にはなるが、正弦波電圧信号を生成して光位相変調部に印加する駆動回路に比べて、直流のバイアス電圧を生成して光位相変調部に印加する回路は構成が単純であるあため、本発明の光サブキャリア生成器は、従来の光サブキャリア生成器に比べて、装置構成が簡易になり、装置規模も小さくなる。
また、CW光源と前記マッハツェンダ型光変調器を同一の半導体基板上にモノリシックに集積したCW光源モノリシック集積マッハツェンダ型光変調器を用いることにより、マッハツェンダ型光位相変調器とは別に外部のCW光源を設ける必要がなく、CW光源とマッハツェンダ型光位相変調器の間に偏光制御器を設ける必要がないため、更に装置構成が簡易で装置規模が小さい光サブキャリア生成器を実現することができる。
更には、第1の光位相変調部及び第2の光位相変調部に同一振幅電圧の正弦波電圧信号を印加するための分岐線路と電極を、半導体基板上に形成することにより、外部の電気信号配線を簡易化することもできる。
また、第1の光位相調整部と第2の光位相調整部を設けて位相調整を行うことにより、完全対称な構造でなくても、マッハツェンダ型光変調器の合波出力端(光結合部)での初期位相差をゼロにすることができる。
According to the optical subcarrier generator of the present invention, each of the first optical phase modulation unit and the first optical phase adjustment unit is connected to the first DC bias voltage different from the sine wave voltage signal having the same amplitude voltage and the first DC bias voltage. The optical phase modulation is asymmetrically performed between the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit by driving with a DC bias voltage of 2 and controlling the optical phase modulation amplitude. Therefore, an optical subcarrier having a flattened intensity can be generated only by adjusting the DC bias voltage without using sinusoidal voltage signals having different amplitude voltages. Since it is not necessary to generate sinusoidal voltage signals having different amplitude voltages, an electric amplifier or the like is unnecessary. Although two DC voltage sources are required, a circuit that generates a DC bias voltage and applies it to the optical phase modulator compared to a drive circuit that generates a sine wave voltage signal and applies it to the optical phase modulator. Since the configuration is simple, the optical subcarrier generator of the present invention has a simpler device configuration and a smaller device scale than the conventional optical subcarrier generator.
Further, by using a CW light source monolithically integrated Mach-Zehnder type optical modulator in which a CW light source and the Mach-Zehnder type optical modulator are monolithically integrated on the same semiconductor substrate, an external CW light source can be provided separately from the Mach-Zehnder type optical phase modulator. Since it is not necessary to provide a polarization controller between the CW light source and the Mach-Zehnder optical phase modulator, it is possible to realize an optical subcarrier generator with a simpler device configuration and a smaller device scale.
Furthermore, by forming on the semiconductor substrate a branch line and an electrode for applying a sine wave voltage signal having the same amplitude voltage to the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit, an external electric Signal wiring can also be simplified.
Further, by providing the first optical phase adjustment unit and the second optical phase adjustment unit and performing the phase adjustment, the combined output terminal (optical coupling unit) of the Mach-Zehnder optical modulator can be used even if the structure is not completely symmetric. ) At the initial phase difference can be made zero.

本発明の実施の形態例1に係る光サブキャリア生成器の構成図である。It is a block diagram of the optical subcarrier generator which concerns on Example 1 of Embodiment of this invention. 同一振幅電圧の正弦波電圧信号による位相変化量の直流バイアス電圧依存性を示す図である。It is a figure which shows the direct current bias voltage dependence of the phase change amount by the sine wave voltage signal of the same amplitude voltage. 光サブキャリアの平坦化の動作原理を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement principle of planarization of an optical subcarrier. 本発明の実施の形態例2に係る光サブキャリア生成器の構成図である。It is a block diagram of the optical subcarrier generator which concerns on Example 2 of this invention. 半導体における電圧印加時の位相変化量を示す図である。It is a figure which shows the amount of phase changes at the time of the voltage application in a semiconductor. アーム光導波路間の位相差と平坦度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the phase difference between arm optical waveguides, and flatness. アーム光導波路間の位相差と平坦度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the phase difference between arm optical waveguides, and flatness. 光サブキャリアのスペクトルの計算例を示す図である。It is a figure which shows the example of calculation of the spectrum of an optical subcarrier. 光サブキャリアの平坦化を可能とする範囲を示す直線Δφm=−Δφdc+πとエラーバーの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of a straight line (DELTA ) phim =-(DELTA) phidc + (pi) which shows the range which can planarize an optical subcarrier, and an error bar. 非線形位相項φnlと光サブキャリアの平坦化可能な範囲の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the nonlinear phase term (phi) nl and the range which can planarize an optical subcarrier. 本発明の実施の形態例3に係る光サブキャリア生成器の構成図である。It is a block diagram of the optical subcarrier generator which concerns on Example 3 of Embodiment of this invention. 従来の光サブキャリア生成器の構成図である。It is a block diagram of the conventional optical subcarrier generator.

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

<実施の形態例1>
図1〜図3に基づき、本発明の実施例1に係る光サブキャリア生成器について説明する。
<Embodiment 1>
The optical subcarrier generator according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、本発明の実施の形態例1に係る光サブキャリア生成器は、単一のマッハツェンダ型光位相変調器20を用いたものである。このマッハツェンダ型光位相変調器20は、光分岐部(光導波路分岐部)21と、光結合部(光導波路結合部)22と、光分岐部21と光結合部22とに挟まれた第1のアーム光導波路23及び第2のアーム光導波路24と、第1のアーム光導波路23上に形成された第1の光位相変調部25と、第2のアーム光導波路24上に形成された第2の光位相変調部26とを有するものである。   As shown in FIG. 1, the optical subcarrier generator according to Embodiment 1 of the present invention uses a single Mach-Zehnder optical phase modulator 20. The Mach-Zehnder type optical phase modulator 20 includes a first optical fiber branching unit (optical waveguide branching unit) 21, an optical coupling unit (optical waveguide coupling unit) 22, and a first optical unit sandwiched between the optical branching unit 21 and the optical coupling unit 22. Arm optical waveguide 23 and second arm optical waveguide 24, first optical phase modulator 25 formed on first arm optical waveguide 23, and first optical phase modulator 25 formed on second arm optical waveguide 24. 2 optical phase modulators 26.

第1の光位相変調部25及び第2の光位相変調部26は何れも、非線形な位相−電圧特性(非線形特性)を有するものである。このような光位相変調部25,26の非線形特性は、例えばポッケルス効果と量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)とを組み合わせて光位相変調部25,26に屈折率変化を生じさせることにより得られる。   Both the first optical phase modulation unit 25 and the second optical phase modulation unit 26 have non-linear phase-voltage characteristics (non-linear characteristics). Such nonlinear characteristics of the optical phase modulation units 25 and 26 can be obtained, for example, by causing the optical phase modulation units 25 and 26 to change the refractive index by combining the Pockels effect and the quantum confined Stark effect (QCSE).

詳述すると、電界印加による屈折率変化を利用した光位相変調部において、ポッケルス効果だけを利用して屈折率変化を生じさせたとすると、当該光位相変調部は線形特性を示す。
これに対して、量子閉じ込めシュタルク効果、電気光学カー効果、フランツ・ケルディッシュ効果などの非線形な屈折率変化を示す電気光学効果を、単独で又は複数組み合わせて利用すること、或いは前記電気光学効果の何れかとポッケルス効果とを組み合わせて利用することにより、光位相変調部25,26に屈折率変化を生じさせると、光位相変調部25,26は非線形特性を有するようになる。
なお、光位相変調部25,26に電界を印加したときにどの電気光学効果が発現するかは、光位相変調部25,26を構成する材料、或いは光位相変調部25,26のコア層やクラッド層の構造などにより決めることが可能であり、公知技術を用いればよい。
More specifically, if an optical phase modulation unit using a refractive index change by applying an electric field causes a refractive index change using only the Pockels effect, the optical phase modulation unit exhibits linear characteristics.
On the other hand, the electro-optic effect showing nonlinear refractive index changes such as the quantum confined Stark effect, the electro-optic Kerr effect, the Franz-Keldish effect can be used singly or in combination, or the electro-optic effect When a change in refractive index is caused in the optical phase modulators 25 and 26 by using any of them in combination with the Pockels effect, the optical phase modulators 25 and 26 have nonlinear characteristics.
It should be noted that which electro-optic effect appears when an electric field is applied to the optical phase modulators 25 and 26 depends on the material constituting the optical phase modulators 25 and 26, the core layer of the optical phase modulators 25 and 26, It can be determined by the structure of the cladding layer, etc., and a known technique may be used.

本実施の形態例1の光サブキャリア生成器は、上記のような非線形特性を有する光位相変調部25,26をアーム光導波路23,24に形成した構成のマッハツェンダ型光位相変調器20と、CW光を発生するCW光源31と、第1の光位相変調部25及び第2の光位相変調部26を駆動するための正弦波電気信号源32と、第1の光位相変調部25を駆動するための第1の直流電圧源33と、第2の光位相変調部26を駆動するための第2の直流電圧源34とを備えた構成となっている。   The optical subcarrier generator according to the first embodiment includes a Mach-Zehnder optical phase modulator 20 having a configuration in which the optical phase modulators 25 and 26 having nonlinear characteristics as described above are formed in the arm optical waveguides 23 and 24, A CW light source 31 that generates CW light, a sine wave electric signal source 32 for driving the first optical phase modulation unit 25 and the second optical phase modulation unit 26, and a drive of the first optical phase modulation unit 25 For this purpose, a first DC voltage source 33 and a second DC voltage source 34 for driving the second optical phase modulator 26 are provided.

CW光源31としては、例えば半導体レーザが用いられる。正弦波電気信号源32は、第1の光位相変調部25及び第2の光位相変調部26を駆動するための同一の振幅電圧Vmの正弦波電圧信号を発生する。第1の直流電圧源33は、第1の光位相変調部25を駆動するための第1の直流バイアス電圧Vb1を発生する。第2の直流電圧源34は、第2の光位相変調部26を駆動するための第2の直流バイアス電圧Vb2を発生する。第1の直流バイアス電圧Vb1と第2の直流バイアス電圧Vb2は、互いに異なる電圧である。また、第2の直流バイアス電圧Vb2は、正弦波電圧信号の振幅電圧Vm以上の電圧である。即ち、Vb1,Vb2,Vmの大小関係は、Vb1>Vb2≧Vmとなっている。 As the CW light source 31, for example, a semiconductor laser is used. The sine wave electric signal source 32 generates a sine wave voltage signal having the same amplitude voltage V m for driving the first optical phase modulation unit 25 and the second optical phase modulation unit 26. The first DC voltage source 33 generates a first DC bias voltage V b1 for driving the first optical phase modulator 25. The second DC voltage source 34 generates a second DC bias voltage V b2 for driving the second optical phase modulator 26. The first DC bias voltage V b1 and the second DC bias voltage V b2 are different from each other. The second DC bias voltage V b2 is a voltage equal to or higher than the amplitude voltage V m of the sine wave voltage signal. That is, the magnitude relationship among V b1 , V b2 , and V m is V b1 > V b2 ≧ V m .

マッハツェンダ型光位相変調器20の入力端である光分岐部21では、CW光源31から光分岐部21へ出力されるCW光を入力し、この入力光を第1の分岐光と第2の分岐光とに分岐する。前記第1の分岐光は第1のアーム光導波路23を伝搬し、前記第2の分岐光は第2のアーム光導波路24を伝搬する。   The optical branching unit 21, which is the input end of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20, receives CW light output from the CW light source 31 to the optical branching unit 21, and uses the input light as the first branched light and the second branched light. Branch to light. The first branched light propagates through the first arm optical waveguide 23, and the second branched light propagates through the second arm optical waveguide 24.

第1の光位相変調部25では、正弦波電気信号源32から印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第1の直流電圧源33から印加される第1の直流バイアス電圧Vb1とによって駆動されることにより、前記第1の分岐光を位相変調して第1の位相変調光を生成する。第2の光位相変調部26では、正弦波電気信号源32から印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第2の直流電圧源34から印加される第2の直流バイアス電圧Vb2とによって駆動されることにより、前記第2の分岐光を位相変調して第2の位相変調光を生成する。 In the first optical phase modulator 25, a sine wave voltage signal having an amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 32 and a first DC bias voltage V b1 applied from the first DC voltage source 33. To generate a first phase-modulated light by phase-modulating the first branched light. In the second optical phase modulation unit 26, a sine wave voltage signal having an amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 32 and a second DC bias voltage V b2 applied from the second DC voltage source 34. To generate a second phase modulated light by phase modulating the second branched light.

即ち、光位相変調部25,26を駆動する正弦波電圧信号は、同一の振幅電圧Vmの正弦波電圧信号とする一方、光位相変調部25,26を駆動する直流バイアス電圧は、互いに異なる直流バイアス電圧Vb1,Vb2としている。正弦波電圧信号が同一の振幅電圧Vmであっても、光位相変調部25,26が非線形特性を有しており、この光位相変調部25,26に互いに異なる直流バイアス電圧Vb1,Vb2を印加するため、従来のような互いに異なる振幅電圧を有する正弦波電圧信号を印加する場合と実質的に同じ状態となる。 That is, the sine wave voltage signals for driving the optical phase modulation units 25 and 26 are sine wave voltage signals having the same amplitude voltage V m , while the DC bias voltages for driving the optical phase modulation units 25 and 26 are different from each other. The DC bias voltages V b1 and V b2 are used. Even if the sine wave voltage signals have the same amplitude voltage V m , the optical phase modulation units 25 and 26 have nonlinear characteristics, and the optical phase modulation units 25 and 26 have different DC bias voltages V b1 and V b from each other. Since b2 is applied, the state is substantially the same as in the case of applying sinusoidal voltage signals having different amplitude voltages as in the prior art.

従って、第1の光位相変調部25及び第2の光位相調整部26のそれぞれを、同一振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と互いに異なる直流バイアス電圧Vb1,Vb2とで駆動して、光位相変調振幅を制御することにより、両アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)間で非対称に光位相変調を行うことができる。 Accordingly, each of the first optical phase modulation unit 25 and the second optical phase adjustment unit 26 is driven by a sine wave voltage signal having the same amplitude voltage V m and different DC bias voltages V b1 and V b2 . By controlling the optical phase modulation amplitude, the optical phase modulation can be performed asymmetrically between the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26).

マッハツェンダ型光位相変調器20の出力端である光結合部22では、第1の光位相変調部25で位相変調された前記第1の位相変調光と、第2の光位相変調部26で位相変調された前記第2の位相変調光とを合波する。その結果、周波数間隔が等しく、且つ、強度が一定で平坦な光サブキャリアが生成されて、マッハツェンダ型光位相変調器20の出力端(光結合部22)から出力される。   In the optical coupling unit 22, which is the output end of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20, the first phase modulated light phase-modulated by the first optical phase modulation unit 25 and the phase by the second optical phase modulation unit 26. The modulated second phase-modulated light is multiplexed. As a result, flat optical subcarriers having the same frequency interval and constant intensity are generated and output from the output end (optical coupling unit 22) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20.

このように単一のマッハツェンダ型光位相変調器20を、同一の振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、互いに異なる直流バイアス電圧Vb1,Vb2とによって駆動することにより、周波数間隔が等しく、強度が平坦化された光サブキャリアを生成する原理について、以下に詳述する。 Thus, by driving the single Mach-Zehnder type optical phase modulator 20 with the sine wave voltage signal having the same amplitude voltage Vm and the different DC bias voltages V b1 and V b2 , the frequency intervals are equal and the intensity is increased. The principle of generating optical subcarriers with a flattening will be described in detail below.

<光サブキャリア生成の原理>
一般にマッハツェンダ光変調器20の入力電界と出力電界は、以下のような式で表わされる。
ここで、φ1,φ2はマッハツェンダ型光位相変調器20のそれぞれのアーム光導波路23,24上に構成されている光位相変調器25,26による位相を示している。φ01,φ02は、それぞれのマッハツェンダ型光位相変調器20におけるアーム光導波路23,24での初期位相である。完全対称な構造を採用すること、もしくは、光位相変調部25,26部分とは別に初期位相を調整するための光位相調整領域(図11における光位相調整部91,92を参照)をアーム光導波路25,25上に設けることにより、これらの初期位相差はゼロにすることが可能となる。これにより、光位相変調部25,26部分のみの位相変化を考慮することができる。
<Principle of optical subcarrier generation>
In general, the input electric field and the output electric field of the Mach-Zehnder optical modulator 20 are expressed by the following equations.
Here, φ 1 and φ 2 indicate phases by the optical phase modulators 25 and 26 formed on the arm optical waveguides 23 and 24 of the Mach-Zehnder type optical phase modulator 20, respectively. φ 01 and φ 02 are initial phases in the arm optical waveguides 23 and 24 in the respective Mach-Zehnder optical phase modulators 20. Adopting a completely symmetric structure or an optical phase adjustment region (see optical phase adjustment units 91 and 92 in FIG. 11) for adjusting the initial phase separately from the optical phase modulation units 25 and 26 as arm light By providing on the waveguides 25, 25, these initial phase differences can be made zero. Thereby, the phase change of only the optical phase modulators 25 and 26 can be considered.

光位相変調部25,26での時間的な屈折率変化Δn1,Δn2により、時間的な位相変化は以下のように示される。
λは伝搬する光波の波長、Lは光位相変調部25,26において光波が位相変調を受ける媒体の長さ、つまり位相変調領域の光波の進行方向に対する長さとなる作用長である。
Due to the temporal refractive index changes Δn 1 and Δn 2 in the optical phase modulators 25 and 26, the temporal phase change is shown as follows.
λ is the wavelength of the propagating light wave, and L is the length of the medium in which the light wave undergoes phase modulation in the optical phase modulators 25, 26, that is, the working length that is the length of the phase modulation region in the traveling direction of the light wave.

半導体における屈折率変化は、電界印加による屈折率変化を引き起こすポッケルス効果によるものと、光吸収係数の変化に伴う屈折率の変化によって、非線形な応答となる。一般に半導体における非線形な屈折率変化Δnは、以下のように表わされる。
1,c2は、屈折率変化の電圧V(t)に対する係数である。
A refractive index change in a semiconductor has a non-linear response due to a Pockels effect that causes a refractive index change due to application of an electric field and a change in the refractive index accompanying a change in the light absorption coefficient. In general, a nonlinear refractive index change Δn in a semiconductor is expressed as follows.
c 1 and c 2 are coefficients with respect to the refractive index change voltage V (t).

本発明は、光位相変調部25,26を正弦波電圧信号で駆動して光波を変調する際のサイドバンドを利用するものである。従って、電圧V(t)は、バイアス電圧Vbと、振幅電圧Vmと、角周波数ωmにより、以下のように示される。
The present invention uses sidebands when the optical phase modulators 25 and 26 are driven by sinusoidal voltage signals to modulate the light waves. Therefore, the voltage V (t) is expressed as follows by the bias voltage V b , the amplitude voltage V m, and the angular frequency ω m .

変調によるサイドバンドを利用した光サブキャリア生成では、変調周波数の整数倍の間隔で光サブキャリアが生成されるため、所望の光サブキャリア周波数間隔に応じて変調周波数を変えることで対応可能である。   In optical subcarrier generation using sidebands by modulation, optical subcarriers are generated at intervals that are integer multiples of the modulation frequency, and can be handled by changing the modulation frequency according to the desired optical subcarrier frequency interval. .

式(3)及び式(4)を式(2)に代入し、正弦波電圧信号の振幅電圧Vmは両アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)で一定とし、直流バイアス電圧は各アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)でそれぞれVb1及びVb2とするとき、各アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)での位相変化は以下のように表わされる。
右辺の第1項は直流バイアス電圧、第2項は正弦波電圧信号によって誘起される位相変調振幅、第3項は非線形な位相応答によって生じる成分による、位相変化を示すことになる。
By substituting Equations (3) and (4) into Equation (2), the amplitude voltage V m of the sine wave voltage signal is constant in both arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulators 25 and 26), and the DC bias is applied. When the voltages are V b1 and V b2 in the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26), respectively, the phase changes in the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26) are as follows. It is expressed as follows.
The first term on the right side represents the DC bias voltage, the second term represents the phase modulation amplitude induced by the sinusoidal voltage signal, and the third term represents the phase change due to the component caused by the nonlinear phase response.

従来の光サブキャリア生成器(図12)では、右辺の第2項は異なる振幅電圧の正弦波電圧信号を用いて光位相変調部5,7を駆動しているが、本発明では半導体の非線形な屈折率変化を用いることにより、直流バイアス電圧Vb1,Vb2を調整するのみで、位相変調振幅成分を制御することが可能になるため、簡易な構成で且つ調整の容易な光サブキャリア生成器によって平坦化光サブキャリアを生成することが可能となる。 In the conventional optical subcarrier generator (FIG. 12), the second term on the right side drives the optical phase modulators 5 and 7 using sinusoidal voltage signals having different amplitude voltages. By using a simple refractive index change, it is possible to control the phase modulation amplitude component only by adjusting the DC bias voltages V b1 and V b2 , so that optical subcarrier generation with a simple configuration and easy adjustment is possible. The flattened optical subcarrier can be generated by the device.

また、非線形成分に関しては、直流バイアス電圧に依存せず、両アーム光導波路23,24において共通に生じる位相変調項として取り扱われるため、マッハツェンダ型光位相変調器20の合波出力端(光結合部22)では、同位相成分として出力に直接影響しないことがわかる。   Further, since the nonlinear component does not depend on the DC bias voltage and is handled as a phase modulation term generated in common in both arm optical waveguides 23 and 24, the combined output terminal (optical coupling unit) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20 is used. 22), it can be seen that the output is not directly affected as an in-phase component.

屈折率変化の係数c1及びc2を、2πL/λを乗じて位相変化係数C1,C2に変換し、直流バイアス電圧Vb1及びVb2によって、式(5)の各項を置き換えると、以下のように示される。
それぞれ、直流バイアス電圧Vb1,Vb2による位相変化分(位相変化量)φdc、振幅電圧Vmの正弦波電圧信号による位相変調振幅成分φm、非線形な電圧‐位相特性によって生じる位相成分(非線形性を示す位相項)φn1である。
When the coefficients c 1 and c 2 of the refractive index change are multiplied by 2πL / λ to be converted into phase change coefficients C 1 and C 2 , and each term of the equation (5) is replaced by the DC bias voltages V b1 and V b2 . It is shown as follows.
A phase change due to DC bias voltages V b1 and V b2 (phase change amount) φ dc , a phase modulation amplitude component φ m due to a sinusoidal voltage signal of amplitude voltage V m , and a phase component generated by nonlinear voltage-phase characteristics ( Phase term indicating nonlinearity) φ n1 .

従って、各アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)での位相変化は、式(7)で表わすことができる。
式(7)から明らかなように、各アーム光導波路23,24において、光位相変調部25,26の直流バイアス電圧Vb1,Vb2の調整のみで、独立に位相変調特性の制御が可能となることがわかる。
Therefore, the phase change in each arm optical waveguide 23, 24 (optical phase modulation unit 25, 26) can be expressed by equation (7).
As apparent from the equation (7), in each of the arm optical waveguides 23 and 24, the phase modulation characteristics can be controlled independently only by adjusting the DC bias voltages V b1 and V b2 of the optical phase modulators 25 and 26. I understand that

図2には、非線形な位相‐電圧特性上において、直流バイアス電圧Vb1,Vb2を変化させることで、位相変調振幅(φm1,φm2)が変化する様子を示す。本発明の特徴は、非線形な位相-電圧応答を用いることによって同一の振幅電圧Vmの正弦波電圧信号であっても、バイアス点を調整することで位相変化振幅を制御できることであり、従来技術と比べて、振幅電圧の大きさが異なる2つ正弦波信号を2つ用いる必要がないため、簡易に両アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)間において非対称な位相変調動作を可能にすることである。 FIG. 2 shows how the phase modulation amplitudes (φ m1 , φ m2 ) are changed by changing the DC bias voltages V b1 and V b2 on the nonlinear phase-voltage characteristics. A feature of the present invention is that the phase change amplitude can be controlled by adjusting the bias point even if it is a sinusoidal voltage signal having the same amplitude voltage V m by using a non-linear phase-voltage response. Compared to the above, it is not necessary to use two two sine wave signals having different amplitude voltages, so that asymmetric phase modulation operation is easily performed between the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26). Is to make it possible.

式(7)を、マッハツェンダ型光位相変調器20の出力電界の式(1)に代入し、初期位相をゼロとするとき、次のベッセル関数を用いて整理すると、下記の式(8)のように表せる。
When Expression (7) is substituted into Expression (1) of the output electric field of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20 and the initial phase is set to zero, the following Bessel function is used for rearranging, the following Expression (8) It can be expressed as follows.

更に、ベッセル関数の次数を変換し、変調角周波数ωmで整理すると、次の(9)式のように表わされる。
Further, when the order of the Bessel function is converted and arranged by the modulation angular frequency ω m , the following expression (9) is obtained.

この式(9)が半導体の非線形な屈折率変化を利用したマッハツェンダ型光変調器20の出力電界を示す基本式となる。この式(9)により、k番目の光スペクトル強度が、次の式(10)で示されることがわかる。
This equation (9) is a basic equation showing the output electric field of the Mach-Zehnder optical modulator 20 utilizing the nonlinear refractive index change of the semiconductor. From this equation (9), it can be seen that the k-th optical spectrum intensity is represented by the following equation (10).

更に、コーシーの不等式及び三角不等式の関係を用いることで、その最大値は、
で示される。φnlは、変換効率を示す係数となり、非線形位相成分における係数φnlによるそのベッセル関数J1(φnl)は、共通項として取り扱われる。括弧内のk-21次のベッセル関数がそれぞれのアーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)での独立な位相変化に起因する係数となる。
Furthermore, by using the relationship between Cauchy's inequality and triangular inequality, the maximum value is
Indicated by φ nl is a coefficient indicating conversion efficiency, and the Bessel function J 1nl ) by the coefficient φ nl in the nonlinear phase component is treated as a common term. The k-21 order Bessel functions in parentheses are coefficients resulting from independent phase changes in the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26).

ここでk番目の光スペクトル強度がベッセル関数の次数k-2lに依存せずに、一定の値をとることができれば、変調サイドバンドを使用した光サブキャリア生成の平坦化が可能となる。各光強度スペクトルにおいて、次数kの変化によるベッセル関数Jk-21(φm1)の値の変化をJk-21(φm2)が補償するように、非対称的に変調することによって、次数変化による強度の変動を抑えることができる結果、マッハツェンダ型光位相変調器20の合波出力端(光結合部22)にて光サブキャリアの平坦化が実施される。 Here, if the k-th optical spectrum intensity can take a constant value without depending on the order k-2l of the Bessel function, it is possible to flatten the optical subcarrier generation using the modulation sideband. In each light intensity spectrum, the order change is made by asymmetrical modulation so that the change in the value of the Bessel function J k-21m1 ) due to the change in the order k is compensated by J k-21m2 ). As a result, the optical subcarrier can be flattened at the multiplexing output end (optical coupling unit 22) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20.

式(6)の位相関係において、
により、両アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)間における、直流成分と正弦波信号電圧による成分とのそれぞれの位相変調特性の非対称性を位相差として示すことができる。これらの位相関係Δφm及びΔφdcによって光サブキャリアの平坦性を決めるパラメータとなる。このとき、各直流バイアス電圧Vb1,Vb2の大小関係は、Vb1>Vb2であり、正弦波電圧信号の振幅電圧Vmは、Vb2≧Vmとする。
In the phase relationship of equation (6):
Thus, the asymmetry of the phase modulation characteristics between the DC component and the component due to the sinusoidal signal voltage between the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26) can be shown as a phase difference. These phase relationships Δφ m and Δφ dc are parameters that determine the flatness of the optical subcarrier. At this time, the magnitude relationship between the DC bias voltages V b1 and V b2 is V b1 > V b2 , and the amplitude voltage V m of the sine wave voltage signal is V b2 ≧ V m .

また、平坦化のために要求される位相関係Δφm及びΔφdcを得るために必要な直流バイアス電圧Vb1及びVb2は、式(11)の連立方程式を解くことにより、
と、得られる。
Further, the DC bias voltages V b1 and V b2 necessary for obtaining the phase relationships Δφ m and Δφ dc required for flattening can be obtained by solving simultaneous equations of Equation (11).
And obtained.

図3は、上記の原理に基づいた光サブキャリアの平坦化の動作イメージを示している。CW光源31の単一のスペクトルである搬送波をマッハツェンダ型光位相変調器20の各アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)において、それぞれ式(12)に基づいて平坦化のために適切な位相関係Δφm及びΔφdcを得る電圧で駆動するとき、両アーム光導波路23,24(光位相変調部25,26)間で偶数次と奇数次において、非対称な光サブキャリアが生成される。その結果、マッハツェンダ型光位相変調器20の出力端(光結合部22)では、それぞれの非対称な光サブキャリアスペクトルがベクトル的に合成される結果、平坦な光サブキャリアを得ることができる。 FIG. 3 shows an operation image of optical subcarrier flattening based on the above principle. A carrier wave which is a single spectrum of the CW light source 31 is flattened in the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20 based on the equation (12). Asymmetric optical subcarriers are generated between the arm optical waveguides 23 and 24 (optical phase modulation units 25 and 26) in the even-order and odd-order, when driving with a voltage that obtains an appropriate phase relationship Δφ m and Δφ dc. Is done. As a result, at the output end (optical coupling unit 22) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 20, the respective asymmetric optical subcarrier spectra are combined in a vector manner, so that a flat optical subcarrier can be obtained.

なお、前述の光サブキャリアの平坦化の原理の説明においては、半導体を例として説明しているが、式(3)で示されるような電圧に対して非線形な屈折率変化を有する媒体を光位相変調器として用いても、同様に平坦化が可能である。   In the description of the principle of optical subcarrier flattening described above, a semiconductor is described as an example. However, a medium having a nonlinear refractive index change with respect to a voltage as represented by Equation (3) is used as an optical medium. Even if it is used as a phase modulator, flattening is possible in the same manner.

本実施の形態例1の光サブキャリア生成器では、互いに異なる振幅電圧を有する正弦波電圧信号を用いることなく、直流バイアス電圧Vb1,Vb2の調整のみで、強度が平坦化された光サブキャリアを生成することができる。互いに異なる振幅電圧を有する正弦波電圧信号を生成する必要がないため、電気アンプなどが不要である。2つの直流電圧源33,34が必要にはなるが、正弦波電圧信号を生成して光位相変調部に印加する駆動回路に比べて、直流バイアス電圧を生成して光位相変調部に印加する回路は構成が単純である。従って、本実施の形態例1の光サブキャリア生成器は、従来の光サブキャリア生成器に比べて、装置構成が簡易になり、装置規模も小さくなる。 In the optical subcarrier generator according to the first embodiment, the intensity of the optical subcarrier generator is flattened only by adjusting the DC bias voltages V b1 and V b2 without using sinusoidal voltage signals having different amplitude voltages. Carriers can be generated. Since it is not necessary to generate sinusoidal voltage signals having different amplitude voltages, an electric amplifier or the like is unnecessary. Although two DC voltage sources 33 and 34 are required, a DC bias voltage is generated and applied to the optical phase modulator compared to a drive circuit that generates a sine wave voltage signal and applies it to the optical phase modulator. The circuit is simple in construction. Therefore, the optical subcarrier generator of Embodiment 1 has a simpler device configuration and a smaller device scale than the conventional optical subcarrier generator.

次に、本発明の実施の形態例2,3に係る光サブキャリア生成器について説明する。上記実施の形態例1の光サブキャリア生成器において、マッハツェンダ型光位相変調器20とは別に外部にCW光源31を設けた場合には、前述のとおり、CW光源31とマッハツェンダ型光位相変調器20を最適な偏光状態で接続するために偏光制御器を、CW光源31とマッハツェンダ型光位相変調器20の間に設けることが必要となることがあり、この場合には偏光制御器を設けることによる装置規模の増大や装置構成の複雑化を招くことになるが、下記の実施の形態例2,3では、このような問題点なども解決している。   Next, optical subcarrier generators according to Embodiments 2 and 3 of the present invention will be described. In the optical subcarrier generator of the first embodiment, when the CW light source 31 is provided outside the Mach-Zehnder optical phase modulator 20, as described above, the CW light source 31 and the Mach-Zehnder optical phase modulator are provided. It is necessary to provide a polarization controller between the CW light source 31 and the Mach-Zehnder optical phase modulator 20 in order to connect the 20 in an optimal polarization state. In this case, a polarization controller is provided. However, the following second and third embodiments solve such problems and the like.

<実施の形態例2>
図4〜図10に基づき、本発明の実施の形態例2に係る光サブキャリア生成器について説明する。なお、本実施の形態例2の光サブキャリア生成器による光サブキャリア生成の原理については、上記実施の形態例1の光サブキャリア生成器と同様である。
<Embodiment 2>
An optical subcarrier generator according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the principle of optical subcarrier generation by the optical subcarrier generator of the second embodiment is the same as that of the optical subcarrier generator of the first embodiment.

図4に示すように、本発明の実施の形態例2に係る光サブキャリア生成器では、同一の半導体基板51上にCW光源となる半導体レーザ52とマッハツェンダ型光位相変調器53とをモノリシックに集積した構成のCW光源モノリシック集積マッハツェンダ型光位相変調器60を用いている。   As shown in FIG. 4, in the optical subcarrier generator according to Embodiment 2 of the present invention, a semiconductor laser 52 serving as a CW light source and a Mach-Zehnder optical phase modulator 53 are monolithically formed on the same semiconductor substrate 51. A CW light source monolithic integrated Mach-Zehnder type optical phase modulator 60 having an integrated configuration is used.

マッハツェンダ型光位相変調器53は、光分岐部(光導波路分岐部)71と、光結合部(光導波路結合部)72と、光分岐部71と光結合部72とに挟まれた第1のアーム光導波路73及び第2のアーム光導波路74と、第1のアーム光導波路73上に形成された第1の光位相変調部75と、第2のアーム光導波路74上に形成された第2の光位相変調部76とを有するものである。   The Mach-Zehnder optical phase modulator 53 includes an optical branching unit (optical waveguide branching unit) 71, an optical coupling unit (optical waveguide coupling unit) 72, and a first sandwiched between the optical branching unit 71 and the optical coupling unit 72. The arm optical waveguide 73 and the second arm optical waveguide 74, the first optical phase modulator 75 formed on the first arm optical waveguide 73, and the second formed on the second arm optical waveguide 74. The optical phase modulation unit 76 is provided.

光位相変調部75,76は、半導体量子井戸構造等を用いることで、外部電界印加によるポッケルス効果による線形な電気光学効果に加えて、量子閉じ込めシュタルク効果による吸収係数変化に伴う屈折率変化により、非線形な屈折率変化(非線形な位相−電圧特性)を得ることができるものである。半導体材料としては、光ファイバ通信波長帯で光サブキャリアを生成する場合では、InPやInGaAsP,AlGaInAsなどを用いることができる。また、明確に波長帯を指定しなければ、GaAs系やGaN系などを用いてそれぞれの化合物半導体の持つ直接遷移の発光波長帯を用いてもよい。ポッケルス効果と量子閉じ込めシュタルク効果の組み合わせは、式(3)で示す非線形な屈折率変化Δnを示すものとして理想的なものであり、直流バイアス電圧Vb1,Vb2に対して適度に光位相変調部75,76の位相変調特性が変化するため、直流バイアス電圧Vb1,Vb2の設定が容易であるという利点を持っている。 By using a semiconductor quantum well structure or the like, the optical phase modulators 75 and 76 have a refractive index change accompanying an absorption coefficient change due to a quantum confined Stark effect in addition to a linear electro-optic effect due to a Pockels effect due to external electric field application. A nonlinear refractive index change (nonlinear phase-voltage characteristic) can be obtained. As the semiconductor material, InP, InGaAsP, AlGaInAs, or the like can be used when optical subcarriers are generated in the optical fiber communication wavelength band. If the wavelength band is not clearly specified, the direct transition emission wavelength band of each compound semiconductor may be used using GaAs or GaN. The combination of the Pockels effect and the quantum confined Stark effect is ideal for showing the nonlinear refractive index change Δn shown in the equation (3), and is appropriately optical phase modulated with respect to the DC bias voltages V b1 and V b2 . Since the phase modulation characteristics of the sections 75 and 76 change, the DC bias voltages V b1 and V b2 can be easily set.

なお、ポッケルス効果と量子閉じ込めシュタルク効果との組み合わせに限定するものではなく、先にも述べたとおり、量子閉じ込めシュタルク効果、電気光学カー効果、フランツ・ケルディッシュ効果などの非線形な屈折率変化を示す電気光学効果を、単独で又は複数組み合わせて利用すること、或いは前記電気光学効果の何れかとポッケルス効果とを組み合わせて利用することにより、光位相変調部75,76に屈折率変化を生じさせることができる。光位相変調部75,76に電界を印加したときにどの電気光学効果が発現するかは、光位相変調部75,76を構成する材料、或いは光位相変調部75,76のコア層やクラッド層の構造などにより決めることが可能であり、公知技術を用いればよい。   In addition, it is not limited to the combination of the Pockels effect and the quantum confined Stark effect, and as described above, it exhibits nonlinear refractive index changes such as the quantum confined Stark effect, the electro-optic Kerr effect, and the Franz-Keldish effect. By using the electro-optic effect singly or in combination, or by using any of the electro-optic effects in combination with the Pockels effect, a change in refractive index may be caused in the optical phase modulators 75 and 76. it can. Which electro-optic effect is manifested when an electric field is applied to the optical phase modulators 75 and 76 depends on the material constituting the optical phase modulators 75 and 76, or the core layers and cladding layers of the optical phase modulators 75 and 76. The known structure may be used.

本実施の形態例2の光サブキャリア生成器は、上記のようなCW光源モノリシック集積マッハツェンダ型光位相変調器60と、第1の光位相変調部75及び第2の光位相変調部76を駆動するための正弦波電気信号源61と、第1の光位相変調部75を駆動するための第1の直流電圧源62と、第2の光位相変調部76を駆動するための第2の直流電圧源63とを備えた構成となっている。   The optical subcarrier generator according to the second embodiment drives the CW light source monolithic integrated Mach-Zehnder optical phase modulator 60, the first optical phase modulation unit 75, and the second optical phase modulation unit 76 as described above. A sine wave electric signal source 61 for driving, a first DC voltage source 62 for driving the first optical phase modulator 75, and a second DC for driving the second optical phase modulator 76. The voltage source 63 is provided.

また、半導体基板51上には、第1の光位相変調部75のための第1の電極(高周波信号線路)81と、第2の光位相変調部76のための第2の電極(高周波信号線路)82と、第2光位相変調部75及び第2の光位相変調部76のための分岐線路83とが形成されている。正弦波電気信号源61は、分岐線路83の一端側に接続されている。分岐線路83の他端側は第1の分岐部83aと第2の分岐部83bとに分岐されており、第1の分岐部83aが第1の電極81に接続され、第2の分岐部83bが第2の電極82に接続されている。   Further, on the semiconductor substrate 51, a first electrode (high frequency signal line) 81 for the first optical phase modulation unit 75 and a second electrode (high frequency signal) for the second optical phase modulation unit 76 are provided. Line) 82 and a branch line 83 for the second optical phase modulator 75 and the second optical phase modulator 76 are formed. The sine wave electric signal source 61 is connected to one end side of the branch line 83. The other end side of the branch line 83 is branched into a first branch portion 83a and a second branch portion 83b. The first branch portion 83a is connected to the first electrode 81, and the second branch portion 83b. Is connected to the second electrode 82.

正弦波電気信号源61は、第1の光位相変調部75及び第2の光位相変調部76を駆動するための同一の振幅電圧Vmの正弦波電圧信号を発生する。第1の直流電圧源62は、第1の光位相変調部75を駆動するための第1の直流バイアス電圧Vb1を発生する。第2の直流電圧源63は、第2の光位相変調部76を駆動するための第2の直流バイアス電圧Vb2を発生する。第1の直流バイアス電圧Vb1と第2の直流バイアス電圧Vb2は、互いに異なる電圧である。また、第2の直流バイアス電圧Vb2は、正弦波電圧信号の振幅電圧Vm以上の電圧である。即ち、Vb1,Vb2,Vmの大小関係は、Vb1>Vb2≧Vmとなっている。 The sine wave electric signal source 61 generates a sine wave voltage signal having the same amplitude voltage V m for driving the first optical phase modulation unit 75 and the second optical phase modulation unit 76. The first DC voltage source 62 generates a first DC bias voltage V b1 for driving the first optical phase modulator 75. The second DC voltage source 63 generates a second DC bias voltage V b2 for driving the second optical phase modulator 76. The first DC bias voltage V b1 and the second DC bias voltage V b2 are different from each other. The second DC bias voltage V b2 is a voltage equal to or higher than the amplitude voltage V m of the sine wave voltage signal. That is, the magnitude relationship among V b1 , V b2 , and V m is V b1 > V b2 ≧ V m .

マッハツェンダ型光位相変調器53の入力端である光分岐部71では、CW光源(半導体レーザ)52から光分岐部71へ出力されるCW光(レーザ光)を入力し、この入力光を第1の分岐光と第2の分岐光とに分岐する。前記第1の分岐光は第1のアーム光導波路73を伝搬し、前記第2の分岐光は第2のアーム光導波路74を伝搬する。   The optical branching unit 71, which is the input end of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53, receives CW light (laser light) output from the CW light source (semiconductor laser) 52 to the optical branching unit 71. Is branched into a second branched light and a second branched light. The first branched light propagates through the first arm optical waveguide 73, and the second branched light propagates through the second arm optical waveguide 74.

第1の光位相変調部75では、正弦波電気信号源61から、分岐線路83の第1の分岐部83a及び第1の電極81を介して印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第1の直流電圧源62から印加される第1の直流バイアス電圧Vb1とによって駆動されることにより、前記第1の分岐光を位相変調して第1の位相変調光を生成する。第2の光位相変調部76では、正弦波電気信号源61から、分岐線路83の第2の分岐部83b及び第2の電極82を介して印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第2の直流電圧源63から印加される第2の直流バイアス電圧Vb2とによって駆動されることにより、前記第2の分岐光を位相変調して第2の位相変調光を生成する。 In the first optical phase modulation unit 75, a sine wave voltage signal having an amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 61 via the first branch portion 83a of the branch line 83 and the first electrode 81 When driven by the first DC bias voltage V b1 applied from the first DC voltage source 62, the first branched light is phase-modulated to generate first phase-modulated light. In the second optical phase modulation unit 76, a sine wave voltage signal having an amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 61 via the second branch portion 83 b and the second electrode 82 of the branch line 83 and When driven by the second DC bias voltage V b2 applied from the second DC voltage source 63, the second branched light is phase-modulated to generate second phase-modulated light.

即ち、光位相変調部75,76を駆動する正弦波電圧信号は、同一の振幅電圧Vmの正弦波電圧信号とする一方、光位相変調部75,76を駆動する直流バイアス電圧は、互いに異なる直流バイアス電圧Vb1,Vb2としている。正弦波電圧信号が同一の振幅電圧Vmであっても、光位相変調部75,76が非線形特性を有しており、この光位相変調部75,76に互いに異なる直流バイアス電圧Vb1,Vb2を印加するため、従来のような互いに異なる振幅電圧を有する正弦波電圧信号を印加する場合と実質的に同じ状態となる。 That is, the sine wave voltage signals for driving the optical phase modulation units 75 and 76 are sine wave voltage signals having the same amplitude voltage V m , while the DC bias voltages for driving the optical phase modulation units 75 and 76 are different from each other. The DC bias voltages V b1 and V b2 are used. Even if the sine wave voltage signals have the same amplitude voltage V m , the optical phase modulators 75 and 76 have nonlinear characteristics, and the optical phase modulators 75 and 76 have different DC bias voltages V b1 and V b from each other. Since b2 is applied, the state is substantially the same as in the case of applying sinusoidal voltage signals having different amplitude voltages as in the prior art.

従って、第1の光位相変調部75及び第2の光位相調整部76のそれぞれを、同一振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と互いに異なる直流バイアス電圧Vb1,Vb2とで駆動して、光位相変調振幅を制御することにより、両アーム光導波路73,74(光位相変調部75,76)間で非対称に光位相変調を行うことができる。 Accordingly, each of the first optical phase modulation unit 75 and the second optical phase adjustment unit 76 is driven by a sine wave voltage signal having the same amplitude voltage V m and different DC bias voltages V b1 and V b2 . By controlling the optical phase modulation amplitude, optical phase modulation can be performed asymmetrically between both arm optical waveguides 73 and 74 (optical phase modulation units 75 and 76).

マッハツェンダ型光位相変調器53の出力端である光結合部72では、第1の光位相変調部75で位相変調された前記第1の位相変調光と、第2の光位相変調部26で位相変調された前記第2の位相変調光とを合波する。その結果、周波数間隔が等しく、且つ、強度が一定で平坦な光サブキャリアが生成されて、マッハツェンダ型光位相変調器53の出力端(光結合部72)から出力される。   In the optical coupling unit 72, which is the output end of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53, the first phase modulated light phase-modulated by the first optical phase modulation unit 75 and the phase by the second optical phase modulation unit 26. The modulated second phase-modulated light is multiplexed. As a result, flat optical subcarriers having the same frequency interval and constant intensity are generated and output from the output end (optical coupling unit 72) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53.

本実施の形態例2の光サブキャリア生成器では、同一の半導体基板51上にCW光源(半導体レーザ)52とマッハツェンダ型光位相変調器53とをモノリシックに集積したCW光源モノリシック集積マッハツェンダ型光位相変調器60を用いたため、マッハツェンダ型光位相変調器53とは別に外部のCW光源を設ける必要がなく、CW光源(半導体レーザ)52とマッハツェンダ型光位相変調器53との間に偏光制御器を設ける必要がない。このため、更に装置構成が簡易で装置規模が小さい光サブキャリア生成器となる。   In the optical subcarrier generator of the second embodiment, a CW light source monolithic integrated Mach-Zehnder optical phase in which a CW light source (semiconductor laser) 52 and a Mach-Zehnder optical phase modulator 53 are monolithically integrated on the same semiconductor substrate 51. Since the modulator 60 is used, it is not necessary to provide an external CW light source separately from the Mach-Zehnder optical phase modulator 53, and a polarization controller is provided between the CW light source (semiconductor laser) 52 and the Mach-Zehnder optical phase modulator 53. There is no need to provide it. Therefore, an optical subcarrier generator with a simpler device configuration and a smaller device scale is obtained.

また、本実施の形態例2の光サブキャリア生成器では、電圧信号Vmの正弦波電圧信号をマッハツェンダの両アーム上の光位相変調器に印加する際、半導体基板51上に形成した分岐線路83と電極(高周波信号線路)81,82を用いるため、外部の電気信号配線を簡易化することができる。 Further, in the optical subcarrier generator of the second embodiment, the branch line formed on the semiconductor substrate 51 when the sine wave voltage signal of the voltage signal V m is applied to the optical phase modulators on both arms of the Mach-Zehnder. 83 and electrodes (high-frequency signal lines) 81 and 82 are used, so that external electric signal wiring can be simplified.

図5〜図10も参照して、更に詳述する。図5には、マッハツェンダ変調器53のそれぞれのアーム光導波路73,74上に構成された光位相変調部75,76に電圧を印加した際の位相変化量の一例を示している。屈折率の変化が電圧に対して非線形性を示すため、位相変化も非線形な応答となる。一般に屈折率変化は、上記の式(3)に示すように、電圧の2次式で与えられることが実験的に得られている。   Further details will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows an example of the amount of phase change when a voltage is applied to the optical phase modulators 75 and 76 formed on the arm optical waveguides 73 and 74 of the Mach-Zehnder modulator 53, respectively. Since the change in the refractive index exhibits nonlinearity with respect to the voltage, the phase change also has a nonlinear response. In general, it has been experimentally obtained that the change in refractive index is given by a quadratic voltage equation as shown in the above equation (3).

図4において、同一の振幅電圧Vmの正弦波電圧信号を、正弦波電気信号源61から光位相変調部75,76へ印加する。また、直流バイアス電圧Vb1及びVb2も、直流電圧源62,63から光位相変調部75,76へ印加(入力)する。このとき、図5の非線形な位相‐電圧特性上にバイアス点を設定し、Vb2≧Vmとなるように電圧の大きさを与える。 In FIG. 4, a sine wave voltage signal having the same amplitude voltage V m is applied from the sine wave electric signal source 61 to the optical phase modulators 75 and 76. Further, the DC bias voltages V b1 and V b2 are also applied (input) from the DC voltage sources 62 and 63 to the optical phase modulators 75 and 76. At this time, a bias point is set on the non-linear phase-voltage characteristic of FIG. 5, and a voltage magnitude is given so that V b2 ≧ V m .

図6及び図7には、両アーム光導波路73,74(光位相変調部75,76)間の位相差Δφm及びΔφdcをそれぞれパラメータとし、キャリア成分を含む計11本の光サブキャリアを生成した際のスペクトルの平坦度の計算例を示す。また、図8には、光サブキャリアのスペクトル計算例を示している。平坦度の定義は、生成した光サブキャリアの最小強度と最大強度との差とし、1dB以内となる結果を図示している。変調周波数は10GHzとした。光位相変調部75,76を駆動する正弦波電圧信号の振幅電圧Vmは、非線形性を示す位相項φnlを0.125πから1.5πとして、上記の式(6)により算出した。このとき一例として、位相変化係数C1,C2を、C1=−0.48,C2=0.57とした。なお、この値はInPベースの一般的なp−i−n光位相変調器のものである。位相変化係数C1,C2の値は、半導体量子井戸構造やキャリア密度(電子‐正孔密度)などを適宜設定することにより、任意に設定することができる。この値の変化により、所望の位相関係を得るために必要な直流バイアス電圧の大きさが変わるが、平坦化に要求される位相関係の本質は変わらない。 6 and 7 show a total of 11 optical subcarriers including carrier components, with the phase differences Δφ m and Δφ dc between the arm optical waveguides 73 and 74 (optical phase modulators 75 and 76) as parameters, respectively. The calculation example of the flatness of the spectrum at the time of production | generation is shown. FIG. 8 shows an example of spectrum calculation of an optical subcarrier. The definition of the flatness is the difference between the minimum intensity and the maximum intensity of the generated optical subcarrier, and shows the result within 1 dB. The modulation frequency was 10 GHz. The amplitude voltage V m of the sinusoidal voltage signal that drives the optical phase modulators 75 and 76 was calculated by the above equation (6) with the phase term φ nl indicating nonlinearity being 0.125π to 1.5π. As an example, the phase change coefficients C 1 and C 2 are set to C 1 = −0.48 and C2 = 0.57. This value is that of a typical InP-based pin optical phase modulator. The values of the phase change coefficients C 1 and C 2 can be arbitrarily set by appropriately setting the semiconductor quantum well structure, carrier density (electron-hole density), and the like. This change in value changes the magnitude of the DC bias voltage necessary to obtain the desired phase relationship, but the essence of the phase relationship required for flattening does not change.

図6及び図7から明らかなように、Δφm=−Δφdc+π(Δφmは、Δφdcの関数と見なす)の直線上を中心として、光サブキャリアの平坦化が可能であることがわかる。図9に示すように、平坦化が可能となる位相関係Δφm及びΔφdcは、直線Δφm=−Δφdc+πにおいて、x軸上にΔφdc1からπまでを定義域とするとき、非線形性を示す位相項φnlの増加につれて、その定義域が広がることがわかる。その定義域の初期点は、
で表わされる。π−Δφdc1による定義域が拡大する結果、平坦化を示す範囲も広がることがわかる。
As is apparent from FIGS. 6 and 7, it is understood that the optical subcarrier can be flattened around the straight line of Δφ m = −Δφ dc + π (Δφ m is regarded as a function of Δφ dc ). . As shown in FIG. 9, the phase relationship Δφ m and Δφ dc that can be flattened has a nonlinearity when the domain from Δφdc1 to π is defined on the x axis on the straight line Δφ m = −Δφ dc + π. It can be seen that the domain of definition expands as the phase term φ nl shown increases. The initial point of the domain is
It is represented by It can be seen that as a result of the domain defined by π-Δφ dc1 being expanded, the range showing flattening is also expanded.

一方、直線Δφm=−Δφdc+πに対してエラーバーを規定するとき、その指定誤差範囲がφnlの増加とともに大きくなることが確認できる、平坦化の範囲を示すためのエラーバーの誤差範囲err(%)は、以下のように表わされる。
On the other hand, when the error bar is defined for the straight line Δφ m = −Δφ dc + π, the error bar error can be confirmed to indicate that the specified error range increases with an increase in φ nl. The range err (%) is expressed as follows.

式(14)を誤差範囲として、直線Δφm=−Δφdc+πのエラーバーを規定するとき、その範囲内における位相関係Δφm,Δφdcにおいて、平坦化が可能であることがわかる。(φnl=0は、動作原理上、存在しない)
従って、光サブキャリアの平坦化を可能とする位相関係Δφm及びΔφdcは、直線Δφm=−Δφdc+πに対して、式(13)及び(14)で与えられる範囲内に規定することができる。
When the error bar of the straight line Δφ m = −Δφ dc + π is defined using the equation (14) as an error range, it can be seen that flattening is possible in the phase relationships Δφ m and Δφ dc within the range. (Φ nl = 0 does not exist on the principle of operation)
Therefore, the phase relationships Δφ m and Δφ dc that enable the flattening of the optical subcarriers should be defined within the range given by the equations (13) and (14) with respect to the straight line Δφ m = −Δφ dc + π. Can do.

図10には、φnlに対する定義域の初期点及びエラーバーの誤差範囲との関係を示す。式(12)において、Δφmが0近傍で、且つ、Δφdcが大きい領域では、式(12)から明らかなように、必要な直流バイアス電圧が極めて大きくなってしまうため実用的ではないことがわかる。 FIG. 10 shows the relationship between the initial point of the domain and the error range of the error bar with respect to φ nl . In the equation (12), in the region where Δφ m is near 0 and Δφ dc is large, as is apparent from the equation (12), the necessary DC bias voltage becomes extremely large, which is not practical. Recognize.

式(12)の直流バイアス電圧の式は、要求される位相差が与えられた際に、必要な電圧を与ええるものであり、位相変化係数C1及びC2の値によって、その大きさが決定する。低電圧動作のためには、光位相変調部75,76を構成する作用長Lを長くする。更に、半導体における非線形な屈折率変化は、半導体量子井戸構造やキャリア密度(電子‐正孔密度)の制御によって、屈折率変化量を示す係数c1,c2(位相変化係数C1,C2も同様)が変化するため、構造設計により動作電圧が決定する。 The expression of the DC bias voltage in the expression (12) can provide a necessary voltage when a required phase difference is given, and the magnitude thereof depends on the values of the phase change coefficients C 1 and C 2. decide. For low-voltage operation, the action length L constituting the optical phase modulators 75 and 76 is increased. Furthermore, nonlinear refractive index changes in semiconductors are caused by coefficients c 1 and c 2 (phase change coefficients C 1 and C 2 ) indicating the amount of refractive index change by controlling the semiconductor quantum well structure and carrier density (electron-hole density). This also applies to the operating voltage.

<実施の形態例3>
図11に基づき、本発明の実施例3に係る光サブキャリア生成器について説明する。なお、本実施の形態例3の光サブキャリア生成器(図11)において、上記実施の形態例2の光サブキャリア生成器(図4)と同様の部分については、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。また、本実施の形態例3の光サブキャリア生成器による光サブキャリア生成の原理については、上記実施の形態例1,2の光サブキャリア生成器と同様である。
<Embodiment 3>
Based on FIG. 11, an optical subcarrier generator according to Embodiment 3 of the present invention will be described. In the optical subcarrier generator (FIG. 11) of the third embodiment, the same parts as those of the optical subcarrier generator (FIG. 4) of the second embodiment are denoted by the same reference numerals. The detailed description which overlaps is abbreviate | omitted. The principle of optical subcarrier generation by the optical subcarrier generator of the third embodiment is the same as that of the optical subcarrier generator of the first and second embodiments.

図11に示すように、本実施の形態例3の光サブキャリア生成器では、初期位相を調整のための光位相調整領域である第1の光位相調整部91及び第2の光位相調整部92が付加されている。また、本光サブキャリア生成器には、第1の光位相調整部91を駆動するための第1の直流電源93と、第2の光位相調整部92を駆動するための第2の直流電源94も付加されている。第1の光位相調整部91は、マッハツェンダ型光変調器53の第1のアーム光導波路73上に形成され、第2の光位相調整部92は、マッハツェンダ型光変調器53の第2のアーム光導波路74上に形成されている。   As shown in FIG. 11, in the optical subcarrier generator of the third embodiment, the first optical phase adjustment unit 91 and the second optical phase adjustment unit, which are optical phase adjustment regions for adjusting the initial phase. 92 is added. The optical subcarrier generator includes a first DC power supply 93 for driving the first optical phase adjustment unit 91 and a second DC power supply for driving the second optical phase adjustment unit 92. 94 is also added. The first optical phase adjustment unit 91 is formed on the first arm optical waveguide 73 of the Mach-Zehnder optical modulator 53, and the second optical phase adjustment unit 92 is the second arm of the Mach-Zehnder optical modulator 53. It is formed on the optical waveguide 74.

本実施の形態例3の光サブキャリア生成器における、その他の構成については、上記実施の形態例2の光サブキャリア生成器と同様である。   Other configurations of the optical subcarrier generator of the third embodiment are the same as those of the optical subcarrier generator of the second embodiment.

上記実施の形態例2でも述べたとおり、マッハツェンダ型光位相変調器53の入力端である光分岐部71では、CW光源(半導体レーザ)52から光分岐部71へ出力されるCW光(レーザ光)を入力し、この入力光を第1の分岐光と第2の分岐光とに分岐する。前記第1の分岐光は第1のアーム光導波路73を伝搬し、前記第2の分岐光は第2のアーム光導波路74を伝搬する。   As described in the second embodiment, in the optical branching unit 71 that is the input end of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53, CW light (laser light) output from the CW light source (semiconductor laser) 52 to the optical branching unit 71. ) And the input light is branched into a first branched light and a second branched light. The first branched light propagates through the first arm optical waveguide 73, and the second branched light propagates through the second arm optical waveguide 74.

第1の光位相変調部75では、正弦波電気信号源61から、分岐線路83の第1の分岐部83a及び第1の電極81を介して印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第1の直流電圧源62から印加される第1の直流バイアス電圧Vb1とによって駆動されることにより、前記第1の分岐光を位相変調して第1の位相変調光を生成する。第2の光位相変調部76では、正弦波電気信号源61から、分岐線路83の第2の分岐部83b及び第2の電極82を介して印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第2の直流電圧源63から印加される第2の直流バイアス電圧Vb2とによって駆動されることにより、前記第2の分岐光を位相変調して第2の位相変調光を生成する。 In the first optical phase modulation unit 75, a sine wave voltage signal having an amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 61 via the first branch portion 83a of the branch line 83 and the first electrode 81 When driven by the first DC bias voltage V b1 applied from the first DC voltage source 62, the first branched light is phase-modulated to generate first phase-modulated light. In the second optical phase modulation unit 76, a sine wave voltage signal having an amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 61 via the second branch portion 83 b and the second electrode 82 of the branch line 83 and When driven by the second DC bias voltage V b2 applied from the second DC voltage source 63, the second branched light is phase-modulated to generate second phase-modulated light.

そして、第1の直流電源93では、第1の光位相調整部91を駆動するための第1の直流電流又は第1の直流電圧を発生し、第2の直流電源94では、第2の光位相調整部92を駆動するための第2の直流電流又は第2の直流電圧を発生する。第1の光位相調整部91では、第1の直流電源93から印加される第1の直流電流又は第1の直流電圧によって駆動されることにより、第1の光位相変調部75で位相変調された前記第1の位相変調光の位相を調整する。第2の光位相調整部92では、第2の直流電源94から印加される第2の直流電流又は第2の直流電圧によって駆動されることにより、第2の光位相変調部76で位相変調された前記第2の位相変調光の位相を調整する。   The first DC power supply 93 generates a first DC current or a first DC voltage for driving the first optical phase adjustment unit 91, and the second DC power supply 94 generates the second light A second DC current or a second DC voltage for driving the phase adjustment unit 92 is generated. The first optical phase adjustment unit 91 is phase-modulated by the first optical phase modulation unit 75 by being driven by the first DC current or the first DC voltage applied from the first DC power supply 93. The phase of the first phase modulated light is adjusted. The second optical phase adjustment unit 92 is phase-modulated by the second optical phase modulation unit 76 by being driven by the second DC current or the second DC voltage applied from the second DC power supply 94. The phase of the second phase modulated light is adjusted.

マッハツェンダ型光位相変調器53の出力端である光結合部72では、第1の光位相調整部91で位相調整された前記第1の位相変調光と、第2の光位相調整部92で位相調整された前記第2の位相変調光とを合波する。その結果、周波数間隔が等しく、且つ、強度が一定で平坦な光サブキャリアが生成されて、マッハツェンダ型光位相変調器53の出力端(光結合部72)から出力される。   In the optical coupling unit 72, which is the output end of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53, the first phase modulated light whose phase is adjusted by the first optical phase adjustment unit 91 and the phase by the second optical phase adjustment unit 92. The adjusted second phase-modulated light is multiplexed. As a result, flat optical subcarriers having the same frequency interval and constant intensity are generated and output from the output end (optical coupling unit 72) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53.

なお、図示例では、光位相変調部75,76の後に光位相調整部91,92を設けているが、これに限定するものではなく、図示は省略するが、位相変調部75,76の前に光位相調整部91,92を設けてもよい。   In the illustrated example, the optical phase adjusting units 91 and 92 are provided after the optical phase modulating units 75 and 76. However, the present invention is not limited to this. The optical phase adjusting units 91 and 92 may be provided.

この場合、第1の光位相調整部91では、第1の直流電源93から印加される第1の直流電流又は第1の直流電圧によって駆動されることにより、光分岐部71で分岐された第1の分岐光の位相を調整する。第2の光位相調整部92では、第2の直流電源94から印加される第2の直流電流又は第2の直流電圧によって駆動されることにより、光分岐部71で分岐された第2の分岐光の位相を調整する。   In this case, the first optical phase adjusting unit 91 is driven by the first DC current or the first DC voltage applied from the first DC power supply 93, so that the first optical phase adjusting unit 91 is branched by the optical branching unit 71. The phase of the branched light of 1 is adjusted. The second optical phase adjusting unit 92 is driven by the second DC current or the second DC voltage applied from the second DC power supply 94, and thereby the second branch branched by the optical branching unit 71. Adjust the light phase.

その後、第1の光位相変調部75では、正弦波電気信号源61から、分岐線路83の第1の分岐部83a及び第1の電極81を介して印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第1の直流電圧源62から印加される第1の直流バイアス電圧Vb1とによって駆動されることにより、第1の光位相調整部91で位相調整された前記第1の分岐光を位相変調して第1の位相変調光を生成する。第2の光位相変調部76では、正弦波電気信号源61から、分岐線路83の第2の分岐部83b及び第2の電極82を介して印加される振幅電圧Vmの正弦波電圧信号と、第2の直流電圧源63から印加される第2の直流バイアス電圧Vb2とによって駆動されることにより、第2の光位相調整部92で位相調整された前記第2の分岐光を位相変調して第2の位相変調光を生成する。 Thereafter, in the first optical phase modulation unit 75, the sine wave voltage of the amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 61 via the first branch portion 83 a of the branch line 83 and the first electrode 81. The first branched light phase-adjusted by the first optical phase adjusting unit 91 is driven by the signal and the first DC bias voltage V b1 applied from the first DC voltage source 62. Phase modulation is performed to generate first phase modulated light. In the second optical phase modulation unit 76, a sine wave voltage signal having an amplitude voltage V m applied from the sine wave electric signal source 61 via the second branch portion 83 b and the second electrode 82 of the branch line 83 and The second branched light phase-adjusted by the second optical phase adjusting unit 92 is phase-modulated by being driven by the second DC bias voltage V b2 applied from the second DC voltage source 63. Thus, second phase modulated light is generated.

マッハツェンダ型光位相変調器53の出力端である光結合部72では、第1の光位相変調部75で位相変調された前記第1の位相変調光と、第2の光位相変調部76で位相変調された前記第2の位相変調光とを合波する。その結果、周波数間隔が等しく、且つ、強度が一定で平坦な光サブキャリアが生成されて、マッハツェンダ型光位相変調器53の出力端(光結合部72)から出力される。   In the optical coupling unit 72, which is the output end of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53, the first phase-modulated light phase-modulated by the first optical phase modulation unit 75 and the phase of the second optical phase modulation unit 76 The modulated second phase-modulated light is multiplexed. As a result, flat optical subcarriers having the same frequency interval and constant intensity are generated and output from the output end (optical coupling unit 72) of the Mach-Zehnder optical phase modulator 53.

本実施の形態例3の光サブキャリア生成器では、第1の光位相調整部91及び第2の光位相変調部92における光位相調整により、マッハツェンダ型光変調器53の出力端(光結合部72)において、光波合成時の初期位相差を制御することが可能となる。その結果、両アーム光導波路73,74間における構造的な誤差等よる初期位相差を無くし、上記実施の形態例1,2で述べたような特性が確実に得られるようにすることができる。   In the optical subcarrier generator of the third embodiment, the output end (optical coupling unit) of the Mach-Zehnder optical modulator 53 is adjusted by the optical phase adjustment in the first optical phase adjustment unit 91 and the second optical phase modulation unit 92. 72), it is possible to control the initial phase difference during the light wave synthesis. As a result, it is possible to eliminate the initial phase difference due to a structural error between the two arm optical waveguides 73 and 74 and to reliably obtain the characteristics as described in the first and second embodiments.

なお、光位相調整領域である光位相調整部91,92は、直流電源93,94から印加する第1及び第2の直流電流又は第1及び第2の直流電圧によって、屈折率が変化することにより、前記初期位相差を調整する構造となっている。即ち、第1の光位相調整部91では、第1の直流電源93から印加される第1の直流電流又は第1の直流電圧によって屈折率が変化することにより、前記第1の位相変調光の位相を調整する。第2の光位相調整部92では、第2の直流電源94から印加される第2の直流電流又は第2の直流電圧によって屈折率が変化することにより、前記第2の位相変調光の位相を調整する。その結果、前記初期位相差がゼロになる。換言すれば、直流電源93,94から光位相調整部91,92へ印加する第1及び第2の直流電流又は第1及び第2の直流電圧の値は、前記初期位相差がゼロになるように設定されている。   The optical phase adjusting units 91 and 92 that are optical phase adjusting regions have their refractive indexes changed by the first and second DC currents or the first and second DC voltages applied from the DC power sources 93 and 94. Thus, the initial phase difference is adjusted. That is, in the first optical phase adjusting unit 91, the refractive index is changed by the first DC current or the first DC voltage applied from the first DC power supply 93, so that the first phase-modulated light of the first phase-modulated light is changed. Adjust the phase. The second optical phase adjustment unit 92 changes the phase of the second phase-modulated light by changing the refractive index by the second DC current or the second DC voltage applied from the second DC power supply 94. adjust. As a result, the initial phase difference becomes zero. In other words, the values of the first and second DC currents or the first and second DC voltages applied from the DC power supplies 93 and 94 to the optical phase adjusting units 91 and 92 are such that the initial phase difference becomes zero. Is set to

本実施の形態例3の光サブキャリア生成器によれば、第1の光位相調整部91と第2の光位相調整部92を設けて位相調整を行うことにより、完全対称な構造でなくても、マッハツェンダ型光変調器53の合波出力端(光結合部72)での初期位相差をゼロにすることができる。   According to the optical subcarrier generator of the third embodiment, by providing the first optical phase adjustment unit 91 and the second optical phase adjustment unit 92 and performing phase adjustment, the structure is not completely symmetrical. In addition, the initial phase difference at the multiplexing output end (optical coupling unit 72) of the Mach-Zehnder optical modulator 53 can be made zero.

また、上記実施の形態例2の光サブキャリア生成器と同様に本実施の形態例3の光サブキャリア生成器においても、正弦波電圧信号は半導体基板51上に形成した分岐線路83で2つに分岐して入力する構成である。このため、本実施の形態例3の光サブキャリア生成器の全体構造としては、光位相調整領域である光位相調整部91,92と、光位相調整領域用の直流電流又は直流電流を発生するための直流電源93,94が、付加されるのみである。   Similarly to the optical subcarrier generator of the second embodiment, in the optical subcarrier generator of the third embodiment, two sine wave voltage signals are generated by the branch line 83 formed on the semiconductor substrate 51. It is the structure which branches to and inputs. For this reason, as the overall structure of the optical subcarrier generator of the third embodiment, the optical phase adjustment units 91 and 92 that are the optical phase adjustment region and the direct current or direct current for the optical phase adjustment region are generated. DC power supplies 93 and 94 are only added.

本発明は光サブキャリア生成器に関するものであり、従来よりも装置構成が簡易で装置規模が小さい光サブキャリア生成器によって、周波数間隔が等しく、且つ、強度が一定で平坦な光サブキャリアを生成する場合に適用して有用なものである。   The present invention relates to an optical subcarrier generator. An optical subcarrier generator having a simpler device configuration and a smaller device size than conventional ones generates flat optical subcarriers with equal frequency intervals and constant intensity. It is useful to apply to.

20 マッハツェンダ型光変調器
21 光分岐部
22 光結合部
23 第1のアーム光導波路
24 第2のアーム光導波路
25 第1の光位相変調部
26 第2の光位相変調部
31 CW光源
32 正弦波電気信号源
33 第1の直流電圧源
34 第2の直流電圧源
51 半導体基板
52 CW光源(半導体レーザ)
53 マッハツェンダ型光変調器
60 CW光源モノリシック集積マッハツェンダ型光変調器
61 正弦波電気信号源
62 第1の直流電圧源
63 第2の直流電圧源
71 光分岐部
72 光結合部
73 第1のアーム光導波路
74 第2のアーム光導波路
75 第1の光位相変調部
76 第2の光位相変調部
81 第1の電極
82 第2の電極
83 分岐線路
83a 第1の分岐部
83b 第2の分岐部
91 第1の光位相調整部
92 第2の光位相調整部
93 第1の直流電源
94 第2の直流電源
20 Mach-Zehnder optical modulator 21 Optical branching unit 22 Optical coupling unit 23 First arm optical waveguide 24 Second arm optical waveguide 25 First optical phase modulation unit 26 Second optical phase modulation unit 31 CW light source 32 Sine wave Electric signal source 33 First DC voltage source 34 Second DC voltage source 51 Semiconductor substrate 52 CW light source (semiconductor laser)
53 Mach-Zehnder Type Optical Modulator 60 CW Light Source Monolithic Integrated Mach-Zehnder Type Optical Modulator 61 Sine Wave Electric Signal Source 62 First DC Voltage Source 63 Second DC Voltage Source 71 Optical Branching Unit 72 Optical Coupling Unit 73 First Arm Light Waveguide 74 Second arm optical waveguide 75 First optical phase modulation unit 76 Second optical phase modulation unit 81 First electrode 82 Second electrode 83 Branch line 83a First branch unit 83b Second branch unit 91 First optical phase adjustment unit 92 Second optical phase adjustment unit 93 First DC power supply 94 Second DC power supply

Claims (6)

光分岐部と、光結合部と、前記光結合部と前記光結合部とに挟まれた第1のアーム光導波路及び第2のアーム光導波路と、前記第1のアーム光導波路上に形成された非線形な位相−電圧特性を有する第1の光位相変調部と、前記第2のアーム光導波路上に形成された非線形な位相−電圧特性を有する第2の光位相変調部とを備えたマッハツェンダ型光変調器と、
CW光を前記光分岐部へ出力するCW光源と、
前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部に同一振幅電圧の正弦波電圧信号を印加する正弦波電気信号源と、
前記第1の光位相変調部に第1の直流バイアス電圧を印加する第1の直流電圧源と、
前記第2の光位相変調部に第2の直流バイアス電圧を印加する第2の直流電圧源とを有し、
且つ、前記正弦波電圧信号の振幅電圧をVm、前記第1の直流バイアス電圧をVb1、前記第2の直流バイアス電圧をVb2とすると、これらの大小関係がVb1>Vb2≧Vmであり、
前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相調整部のそれぞれを、前記同一振幅電圧の正弦波電圧信号と互いに異なる前記第1の直流バイアス電圧と前記第2の直流バイアス電圧とで駆動して、光位相変調振幅を制御することにより、前記第1の光位相変調部と前記第2の光位相変調部の間で非対称に光位相変調を行う構成であること、
を特徴とする光サブキャリア生成器。
An optical branching unit, an optical coupling unit, a first arm optical waveguide and a second arm optical waveguide sandwiched between the optical coupling unit and the optical coupling unit, and the first arm optical waveguide are formed. A Mach-Zehnder comprising: a first optical phase modulation unit having nonlinear phase-voltage characteristics; and a second optical phase modulation unit having nonlinear phase-voltage characteristics formed on the second arm optical waveguide. Type optical modulator,
A CW light source that outputs CW light to the optical branching unit;
A sine wave electric signal source for applying a sine wave voltage signal of the same amplitude voltage to the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit;
A first DC voltage source for applying a first DC bias voltage to the first optical phase modulator;
A second DC voltage source for applying a second DC bias voltage to the second optical phase modulator,
When the amplitude voltage of the sine wave voltage signal is V m , the first DC bias voltage is V b1 , and the second DC bias voltage is V b2 , the magnitude relationship between them is V b1 > V b2 ≧ V m ,
Each of the first optical phase modulation unit and the second optical phase adjustment unit is configured such that the first DC bias voltage and the second DC bias voltage are different from the sine wave voltage signal having the same amplitude voltage. Driving and controlling the optical phase modulation amplitude to perform asymmetric optical phase modulation between the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit,
An optical subcarrier generator.
請求項1に記載の光サブキャリア生成器において、
前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部は、半導体材料を用いた、量子閉じ込めシュタルク効果などの電界−光吸収に伴う屈折率変化を生じるものであることを特徴とする光サブキャリア生成器。
The optical subcarrier generator according to claim 1, wherein
The first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit are configured to cause a change in refractive index due to electric field-light absorption such as a quantum confined Stark effect using a semiconductor material. Optical subcarrier generator.
請求項1又は2に記載の光サブキャリア生成器において、
前記CW光源と前記マッハツェンダ型光変調器が、同一の半導体基板上にモノリシックに集積されて、CW光源モノリシック集積マッハツェンダ型光変調器を構成していることを特徴とする光サブキャリア生成器。
The optical subcarrier generator according to claim 1 or 2,
An optical subcarrier generator, wherein the CW light source and the Mach-Zehnder type optical modulator are monolithically integrated on the same semiconductor substrate to constitute a CW light source monolithic integrated Mach-Zehnder type optical modulator.
請求項3に記載の光サブキャリア生成器において、
前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部に前記同一振幅電圧の正弦波電圧信号を印加するための分岐線路と電極が、前記半導体基板上に形成されていることを特徴とする光サブキャリア生成器。
The optical subcarrier generator according to claim 3, wherein
A branch line and an electrode for applying a sine wave voltage signal having the same amplitude voltage to the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit are formed on the semiconductor substrate. An optical subcarrier generator.
請求項1〜4の何れか1項に記載の光サブキャリア生成器において、
前記第1の直流バイアス電圧及び前記第2の直流バイアス電圧と、前記第1の光位相変調部と前記第2の光位相変調部の間の位相差の調整において、前記正弦波電圧信号による位相変調振幅成分、及び、前記第1の直流バイアス電圧と前記第2の直流バイアス電圧による位相変化量の、前記第1の光位相変調部と前記第2の光位相変調部の間での位相差をそれぞれ、Δφm及びΔφdcと定義するとき、直線Δφm=−Δφdc+πの位相差Δφm,Δφdcの関係を満たすように前記第1の光位相変調部及び前記第2の光位相変調部を駆動することで、光サブキャリアの強度を一定とする光サブキャリア生成器であって、直線Δφm=−Δφdc+πの定義域の初期点Δφdc1とエラーバーの誤差範囲errが、非線形性を示す位相項φnlによって、下記の式(I)及び式(II)で規定される範囲内となる位相差Δφm,Δφdcの関係となるよう駆動電圧を調整する構成であることを特徴とする光サブキャリア生成器。
The optical subcarrier generator according to any one of claims 1 to 4,
In the adjustment of the first DC bias voltage and the second DC bias voltage, and the phase difference between the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit, the phase of the sine wave voltage signal A phase difference between the first optical phase modulation unit and the second optical phase modulation unit with respect to a modulation amplitude component and a phase change amount due to the first DC bias voltage and the second DC bias voltage Are defined as Δφ m and Δφ dc , respectively, the first optical phase modulation unit and the second optical phase so as to satisfy the relationship of phase differences Δφ m and Δφ dc of a straight line Δφ m = −Δφ dc + π An optical subcarrier generator that drives the modulator to make the intensity of the optical subcarrier constant, and an error range err between the initial point Δφ dc1 and the error bar in the domain of the straight line Δφ m = −Δφ dc + π , the phase term phi nl showing the non-linearity, the following formula (I And the phase difference [Delta] [phi m to be within the range defined by Formula (II), optical subcarrier generator which is a configuration for adjusting the driving voltage so that a relationship of [Delta] [phi dc.
請求項1〜5の何れか1項に記載の光サブキャリア生成器において、
前記第1のアーム光導波路上に形成した第1の光位相調整部と、
前記第2のアーム光導波路上に形成した第2の光位相調整部と、
前記第1の光位相調整部に第1の直流電流又は第1の直流電圧を印加する第1の直流電源と、
前記第2の光位相調整部に第2の直流電流又は第2の直流電圧を印加する第2の直流電源とを有し、
前記第1の光位相調整部及び前記第2の光位相調整部のそれぞれを、前記第1及び第2の直流電流又は前記第1及び第2の直流電圧で駆動することにより、前記マッハツェンダ型光変調器の合波出力端である前記光結合部での初期位相差がゼロとなるように調整する構成であることを特徴とする光サブキャリア生成器。
In the optical subcarrier generator according to any one of claims 1 to 5,
A first optical phase adjustment unit formed on the first arm optical waveguide;
A second optical phase adjuster formed on the second arm optical waveguide;
A first DC power supply for applying a first DC current or a first DC voltage to the first optical phase adjustment unit;
A second DC power source for applying a second DC current or a second DC voltage to the second optical phase adjustment unit,
By driving each of the first optical phase adjustment unit and the second optical phase adjustment unit with the first and second DC currents or the first and second DC voltages, the Mach-Zehnder light An optical subcarrier generator characterized in that an initial phase difference at the optical coupling unit which is a multiplexing output terminal of a modulator is adjusted to be zero.
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