JP2014006389A - Optical modulation circuit - Google Patents

Optical modulation circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2014006389A
JP2014006389A JP2012142094A JP2012142094A JP2014006389A JP 2014006389 A JP2014006389 A JP 2014006389A JP 2012142094 A JP2012142094 A JP 2012142094A JP 2012142094 A JP2012142094 A JP 2012142094A JP 2014006389 A JP2014006389 A JP 2014006389A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
modulation
coupler
output
optical coupler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012142094A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5823927B2 (en
Inventor
Kiyoshi Kikuchi
清史 菊池
Yasushi Yamazaki
裕史 山崎
Takashi Saida
隆志 才田
Hiroshi Takahashi
浩 高橋
Shinji Mino
真司 美野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2012142094A priority Critical patent/JP5823927B2/en
Publication of JP2014006389A publication Critical patent/JP2014006389A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5823927B2 publication Critical patent/JP5823927B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulation circuit in which non-linearity of an output optical signal is inhibited.SOLUTION: An optical modulation circuit comprises: an optical input port configured to input an optical signal; a 1×2 optical coupler that divides the input optical signal at a light intensity ratio of 1:1; optical modulation means connected to each output of the 1×2 optical coupler; and a 2×1 optical coupler that couples the outputs from the optical modulation means and outputs the coupled outputs to an optical output port. In the optical modulation circuit, if N is an integer of 2 or greater, the optical modulation means includes 1×N optical dividing means and N×1 optical multiplex means. Also, optical phase modulation means is provided for modulating an optical phase for a plurality of optical paths. 2N optical paths include at least one or more optical phase modulation means.

Description

本発明は、光信号を生成するための光変調回路に関する。   The present invention relates to an optical modulation circuit for generating an optical signal.

大容量の光伝送システムにおいては、伝送する光信号の周波数帯域において、光周波数利用効率向上のため、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等の多値変調、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)等の直交周波数多重変調を適用することが盛んに検討されている。   In large-capacity optical transmission systems, multi-level modulation such as QAM (Quadrature Amplitude Modulation) and orthogonal frequency multiplexing such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) are used to improve the efficiency of optical frequency use in the frequency band of transmitted optical signals. Application of modulation has been actively studied.

図1に、従来の多値光変調回路の一例を示す。多値光変調回路の一つとして、多値電圧信号をマッハツェンダ干渉回路の2つのアーム導波路に逆相で印加するプッシュプル駆動方式の変調器が知られている。入力信号は、光分岐回路101により光導波路102及び光導波路103に分岐される。光分岐回路101は、方向性結合器、MMI(Multimode Interference)、Y分岐1×2カプラ等を用いることができる。光導波路102には第1の光変調電極104、光導波路103には第2の光変調電極105が形成されている。   FIG. 1 shows an example of a conventional multilevel optical modulation circuit. As one of multi-level optical modulation circuits, a push-pull drive type modulator that applies a multi-level voltage signal to two arm waveguides of a Mach-Zehnder interference circuit in opposite phases is known. The input signal is branched into the optical waveguide 102 and the optical waveguide 103 by the optical branch circuit 101. For the optical branch circuit 101, a directional coupler, an MMI (Multimode Interference), a Y branch 1 × 2 coupler, or the like can be used. A first light modulation electrode 104 is formed on the optical waveguide 102, and a second light modulation electrode 105 is formed on the optical waveguide 103.

駆動電圧V、光導波路中を伝搬する光信号の位相を半波長変化させる印加電圧Vπとしたとき、φ=(π/Vπ)・Vとして、第1の光変調電極104及び第2の光変調電極105のそれぞれに、+φ/2、−φ/2の位相変調が与えられる。その後、変調された信号は、光結合回路106により結合されて出力信号となる。このとき、出力光信号の電界Eはcos(φ/2)で表される。 When the driving voltage V is an applied voltage that changes the phase of an optical signal propagating through the optical waveguide by a half wavelength, φ = (π / ) · V, and the first light modulation electrode 104 and the second light modulation electrode 104 Phase modulation of + φ / 2 and −φ / 2 is applied to each of the light modulation electrodes 105. Thereafter, the modulated signals are combined by an optical coupling circuit 106 to become an output signal. At this time, the electric field E of the output optical signal is represented by cos (φ / 2).

図2に、駆動電圧に対する出力光信号の応答曲線を示す。図1の多値光変調回路における変調出力は、駆動電圧に対する応答曲線が非線形(正弦波)である。多値の電気信号である駆動電圧を与えた場合に、多値の出力光信号の信号レベルが、理想的な信号レベルからのズレが生じてしまう。すなわち、出力光信号は、応答曲線が線形の三角波である場合に得られる理想的な等間隔の信号レベルを有していない。   FIG. 2 shows a response curve of the output optical signal with respect to the drive voltage. The modulation output in the multilevel optical modulation circuit of FIG. 1 has a nonlinear response curve (sine wave) with respect to the drive voltage. When a driving voltage that is a multi-valued electrical signal is applied, the signal level of the multi-valued output optical signal deviates from an ideal signal level. In other words, the output optical signal does not have ideal equidistant signal levels obtained when the response curve is a linear triangular wave.

Shogo Yamanaka, Takayuki Kobayashi, Akihide Sano, Hiroji Masuda, Eiji Yoshida, Yutaka Miyamoto, Tadao Nakagawa, Munehiko Nagatani, and Hideyuki Nosaka, "11 x 171 Gb/s PDM 16-QAM Transmission over 1440 km with a Spectral Efficiency of 6.4 b/s/Hz using High-Speed DAC," Proc. ECOC 2010, paper We. 8. C. 1 (2010)Shogo Yamanaka, Takayuki Kobayashi, Akihide Sano, Hiroji Masuda, Eiji Yoshida, Yutaka Miyamoto, Tadao Nakagawa, Munehiko Nagatani, and Hideyuki Nosaka, "11 x 171 Gb / s PDM 16-QAM Transmission over 1440 km with a Spectral Efficiency of 6.4 b / s / Hz using High-Speed DAC, "Proc. ECOC 2010, paper We. 8. C. 1 (2010)

図3に、従来の多値光変調回路における光損失を示す。上述した信号レベルのズレを抑えるために、応答曲線の線形とみなせる領域を利用していた。しかしながら、駆動電圧の振幅を、光損失が最小となる2Vπから小さくすると、図3に示すように光損失が生じてしまうという問題があった(例えば、非特許文献1参照)。 FIG. 3 shows optical loss in a conventional multilevel optical modulation circuit. In order to suppress the signal level deviation described above, a region that can be regarded as a linear response curve is used. However, when the amplitude of the drive voltage is reduced from 2V π at which the optical loss is minimized, there is a problem that the optical loss occurs as shown in FIG.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力光信号の非線形性が抑制された光変調回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an optical modulation circuit in which nonlinearity of an output optical signal is suppressed.

このような目的を達成するために、本発明の一実施態様は、光信号を入力する光入力ポートと、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する1×2光カプラと、前記1×2光カプラの各々の出力に接続された光変調手段と、前記光変調手段の各々の出力を結合して光出力ポートに出力する2×1光カプラとを含む光変調回路において、Nを2以上の整数とするとき、前記光変調手段は、前記1×2光カプラの一方の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第1の1×N光分岐手段と、前記1×2光カプラの他方の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第2の1×N光分岐手段と、前記第1の1×N光分岐手段の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第1のN×1光合波手段と、前記第2の1×N光分岐手段の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第2のN×1光合波手段とを含み、前記1×2光カプラと前記第1および第2の1×N光分岐手段との間、または前記第1および第2のN×1光合波手段と前記2×1光カプラの間の少なくとも一方に、複数の光学的経路に対して光位相変調を行うための光位相変調手段を備え、前記光入力ポートと前記光出力ポートとの間の2N個の光学的経路に、少なくとも1つ以上の光位相変調手段を備えたことを特徴とする。   In order to achieve such an object, an embodiment of the present invention includes an optical input port for inputting an optical signal, a 1 × 2 optical coupler for branching the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1, In an optical modulation circuit comprising: an optical modulation means connected to the output of each of the 1 × 2 optical couplers; and a 2 × 1 optical coupler that combines the outputs of the optical modulation means and outputs them to an optical output port. When N is an integer greater than or equal to 2, the optical modulation means is a first 1 × N optical branching unit comprising at least one optical coupler optically connected to one output of the 1 × 2 optical coupler. And a first 1 × N optical branching means comprising at least one optical coupler optically connected to the other output of the 1 × 2 optical coupler, and the first 1 × N optical branching means A first optical coupler comprising at least one optical coupler optically connected to the output of N × 1 optical multiplexing means, and second N × 1 optical multiplexing means composed of at least one optical coupler optically connected to the output of the second 1 × N optical branching means, At least one between the 1 × 2 optical coupler and the first and second 1 × N optical branching means, or between the first and second N × 1 optical multiplexing means and the 2 × 1 optical coupler. , Optical phase modulation means for performing optical phase modulation on a plurality of optical paths, and at least one or more lights in 2N optical paths between the optical input port and the optical output port A phase modulation means is provided.

以上説明したように、本発明によれば、光位相変調を行う光学的経路の並列数Nを増やすことにより、理想的な信号レベルズレが減少し、非線形性を抑制することができる。また、複数の光学的経路に対して、それぞれに変調用電極を形成して変調を行うことにより、印加電圧を低減または電極長を縮小することができる。   As described above, according to the present invention, by increasing the parallel number N of optical paths for performing optical phase modulation, an ideal signal level shift can be reduced and nonlinearity can be suppressed. In addition, by applying modulation for each of the plurality of optical paths and performing modulation, the applied voltage can be reduced or the electrode length can be reduced.

従来の多値光変調回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional multilevel light modulation circuit. 従来の多値光変調回路における駆動電圧に対する出力光信号の応答曲線を示す図である。It is a figure which shows the response curve of the output optical signal with respect to the drive voltage in the conventional multi-value optical modulation circuit. 従来の多値光変調回路における光損失を示す図である。It is a figure which shows the optical loss in the conventional multilevel light modulation circuit. 本発明の基本的な考え方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fundamental view of this invention. 図4の光変調回路により得られる応答曲線を示す図である。It is a figure which shows the response curve obtained by the light modulation circuit of FIG. 出力光信号の信号レベルと理想的な信号レベルとのズレを評価する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to evaluate the shift | offset | difference of the signal level of an output optical signal, and an ideal signal level. 光変調部の並列数Nと評価値Dとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the parallel number N and the evaluation value D of a light modulation part. 本発明の実施例1に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit which concerns on Example 1 of this invention. 実施例1に係る光変調回路の等価回路を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the light modulation circuit according to the first embodiment. 本発明の実施例2に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit which concerns on Example 2 of this invention. 実施例2に係る光変調回路の等価回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of an optical modulation circuit according to a second embodiment. 本発明の実施例3に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit which concerns on Example 3 of this invention. 実施例3に係る光変調回路により得られる応答曲線を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a response curve obtained by the light modulation circuit according to the third embodiment. 本発明の実施例4に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit which concerns on Example 5 of this invention. 実施例5に係る光変調回路により得られる応答曲線を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a response curve obtained by the light modulation circuit according to the fifth embodiment. 本発明の実施例6に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例7に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit based on Example 7 of this invention. 本発明の実施例8に係る光変調回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical modulation circuit which concerns on Example 8 of this invention. 本発明の実施例9に係るベクトル変調器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vector modulator which concerns on Example 9 of this invention. 従来のベクトル変調器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional vector modulator. ベクトル変調器の4値駆動時の出力信号ダイアグラムを示す図である。It is a figure which shows the output signal diagram at the time of the 4-value drive of a vector modulator.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(本発明の基本的考え方)
図4を参照して、本発明の基本的考え方を説明する。本発明の一実施形態に係る光変調回路は、光信号を入力する光入力ポート401と、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する第1の1×2光カプラ402とを備える。第1の1×2光カプラ402の各々の出力には、第1および第2の光変調手段が接続されている。
(Basic concept of the present invention)
The basic concept of the present invention will be described with reference to FIG. An optical modulation circuit according to an embodiment of the present invention includes an optical input port 401 that inputs an optical signal, and a first 1 × 2 optical coupler 402 that branches the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1. Prepare. First and second optical modulation means are connected to the outputs of the first 1 × 2 optical coupler 402.

第1の光変調手段は、第1の1×2光カプラ402の一方の出力に光学的に接続された第2の1×2光カプラ403と、第2の1×2光カプラ403の2本の出力導波路に光学的に接続された第1の2×1光カプラ405とを含む。   The first light modulation means includes a second 1 × 2 optical coupler 403 optically connected to one output of the first 1 × 2 optical coupler 402, and two of the second 1 × 2 optical coupler 403. And a first 2 × 1 optical coupler 405 optically connected to the output waveguide.

第2の光変調手段は、第1の1×2光カプラ402の他方の出力に光学的に接続された第3の1×2光カプラ404と、第3の1×2光カプラ404の2本の出力導波路に光学的に接続された第2の2×1光カプラ406とを含む。   The second optical modulation means includes a third 1 × 2 optical coupler 404 optically connected to the other output of the first 1 × 2 optical coupler 402, and two of the third 1 × 2 optical coupler 404. And a second 2 × 1 optical coupler 406 optically connected to the output waveguide.

第1の2×1光カプラ405及び第2の2×1光カプラ406の出力は、第3の2×1光カプラ407の入力に光学的に接続され、第3の2×1光カプラ407の出力は、光出力ポート408に光学的に接続されている。   The outputs of the first 2 × 1 optical coupler 405 and the second 2 × 1 optical coupler 406 are optically connected to the input of the third 2 × 1 optical coupler 407, and the third 2 × 1 optical coupler 407 is connected. Are optically connected to an optical output port 408.

第1の1×2光カプラ402と第2の1×2光カプラ403との間の導波路には、光位相変調手段として第1の光変調電極409が形成され、第1の1×2光カプラ402と第3の1×2光カプラ404との間の導波路には、光位相変調手段として第2の光変調電極410が形成されている。   In the waveguide between the first 1 × 2 optical coupler 402 and the second 1 × 2 optical coupler 403, a first light modulation electrode 409 is formed as optical phase modulation means, and the first 1 × 2 In the waveguide between the optical coupler 402 and the third 1 × 2 optical coupler 404, a second light modulation electrode 410 is formed as an optical phase modulation means.

第2の1×2光カプラ403の一方の出力と第1の2×1光カプラ405との間の導波路には、第3の光変調電極411が形成され、第2の1×2光カプラ403の他方の出力と第1の2×1光カプラ405との間の導波路には、第4の光変調電極412が形成されている。第3の1×2光カプラ404の一方の出力と第2の2×1光カプラ406との間の導波路には、第5の光変調電極413が形成され、第5の1×2光カプラ404の他方の出力と第2の2×1光カプラ406との間の導波路は、第6の光変調電極414が形成されている。   A third light modulation electrode 411 is formed in the waveguide between one output of the second 1 × 2 optical coupler 403 and the first 2 × 1 optical coupler 405, and the second 1 × 2 light is formed. A fourth light modulation electrode 412 is formed in the waveguide between the other output of the coupler 403 and the first 2 × 1 optical coupler 405. A fifth light modulation electrode 413 is formed in the waveguide between one output of the third 1 × 2 optical coupler 404 and the second 2 × 1 optical coupler 406, and the fifth 1 × 2 light is formed. A sixth light modulation electrode 414 is formed in the waveguide between the other output of the coupler 404 and the second 2 × 1 optical coupler 406.

第2の1×2の光カプラ403の、第3の光変調電極411に接続されている出力ポートと第4の光変調電極412に接続されている出力ポートとの光強度分岐比は、1:9である。第1の2×1の光カプラ405の、第3の光変調電極411に接続されている入力ポートと第4の光変調電極412に接続されている入力ポートとの光強度結合比も1:9である。第3の1×2の光カプラ404の、第5の光変調電極413に接続されている出力ポートと第6の光変調電極414とに接続されている出力ポートの光強度分岐比は、1:9である。第1の2×1の光カプラ406の、第5の光変調電極413に接続されている入力ポートと第6の光変調電極414に接続されている入力ポートとの光強度結合比も1:9である。   The light intensity branching ratio of the output port connected to the third light modulation electrode 411 and the output port connected to the fourth light modulation electrode 412 of the second 1 × 2 optical coupler 403 is 1 : 9. The light intensity coupling ratio of the input port connected to the third light modulation electrode 411 and the input port connected to the fourth light modulation electrode 412 of the first 2 × 1 optical coupler 405 is also 1: Nine. The light intensity branching ratio of the output port connected to the fifth light modulation electrode 413 and the output port connected to the sixth light modulation electrode 414 of the third 1 × 2 optical coupler 404 is 1 : 9. The light intensity coupling ratio of the input port connected to the fifth light modulation electrode 413 and the input port connected to the sixth light modulation electrode 414 of the first 2 × 1 optical coupler 406 is also 1: Nine.

このようにして、第1および第2の光変調手段は、1×2光分岐手段と2×1光合波手段とを含む。さらに、第1および第2の光変調手段は、N個(Nは2以上の整数)の並列に接続された光学的経路を含むように、1×N光分岐手段とN×1光合波手段とを含むことができる。   In this way, the first and second optical modulation means include 1 × 2 optical branching means and 2 × 1 optical multiplexing means. Further, the first and second optical modulation means include 1 × N optical branching means and N × 1 optical multiplexing means so as to include N (N is an integer of 2 or more) optical paths connected in parallel. Can be included.

ここで、第1の光変調電極409の変調度を+φ1、第2の光変調電極410の変調度を−φ1、第3の光変調電極411の変調度を+φ2、第4の光変調電極412の変調度を+φ3、第5の光変調電極413の変調度を−φ2、第6の光変調電極414の変調度を−φ3としたとき、
φ1+φ2=3×φ/2 かつ φ1+φ3=φ/2
を満たすようにする。
Here, the modulation degree of the first light modulation electrode 409 is + φ1, the modulation degree of the second light modulation electrode 410 is −φ1, the modulation degree of the third light modulation electrode 411 is + φ2, and the fourth light modulation electrode 412. When the modulation degree is + φ3, the modulation degree of the fifth light modulation electrode 413 is −φ2, and the modulation degree of the sixth light modulation electrode 414 is −φ3,
φ1 + φ2 = 3 × φ / 2 and φ1 + φ3 = φ / 2
To satisfy.

この光変調回路の変調度および光強度比は、三角波のフーリエ展開である式(1)による。   The modulation degree and the light intensity ratio of this light modulation circuit are based on the equation (1) which is the Fourier expansion of a triangular wave.

Figure 2014006389
Figure 2014006389

このように二次のフーリエ成分を加えることにより、駆動電圧に対する応答曲線の非線形性を抑えることができる。例えば、図4の光変調回路においては、第2の1×2光カプラ403および第3の1×2光カプラ404における光強度分岐比が1:9であり、かつ、第1の2×1光カプラ405および第2の2×1光カプラ406における光強度結合比が1:9である。したがって、±(φ+φ)を付与される光信号と±(φ+φ)を付与される光信号との強度比は、トータルで1:81になる。一方、光信号の電界振幅比は、強度比の平方根となるため、トータルで1:9となり、式(1)を満足する。 By adding the second-order Fourier component in this way, nonlinearity of the response curve with respect to the drive voltage can be suppressed. For example, in the optical modulation circuit of FIG. 4, the light intensity branching ratio in the second 1 × 2 optical coupler 403 and the third 1 × 2 optical coupler 404 is 1: 9, and the first 2 × 1 The light intensity coupling ratio in the optical coupler 405 and the second 2 × 1 optical coupler 406 is 1: 9. Therefore, the total intensity ratio of the optical signal given ± (φ 1 + φ 2 ) and the optical signal given ± (φ 1 + φ 3 ) is 1:81. On the other hand, since the electric field amplitude ratio of the optical signal is the square root of the intensity ratio, the total ratio is 1: 9, which satisfies Expression (1).

図5に、図4の光変調回路により得られる応答曲線を示す。応答曲線の線形とみなせる領域が拡大され、線形性が改善されているのがわかる。   FIG. 5 shows a response curve obtained by the light modulation circuit of FIG. It can be seen that the linearity of the response curve has been expanded and the linearity has been improved.

本実施形態の光変調回路においては、二次の成分のみを検討して説明したが、同様に高次のフーリエ成分を一次の成分に加えていくことによって、駆動電圧に対する応答曲線の非線形性を抑えることができる。一般化すると、本実施形態にかかる光変調回路は、N個(Nは2以上の整数)の並列に接続された光学的経路を有する。nを1以上N以下の整数とし、第n番目の光学的経路は、駆動電圧Vに対して光分岐回路により各経路に分岐された光信号の電界Eを以下のように変化させる。 In the optical modulation circuit of this embodiment, only the second order component has been studied and described. Similarly, by adding a higher order Fourier component to the first order component, the nonlinearity of the response curve with respect to the drive voltage can be reduced. Can be suppressed. When generalized, the light modulation circuit according to the present embodiment has N (N is an integer of 2 or more) optical paths connected in parallel. n is an integer between 1 and N, and the n-th optical path changes the electric field E 0 of the optical signal branched into each path by the optical branch circuit with respect to the drive voltage V as follows.

Figure 2014006389
Figure 2014006389

そして、光結合回路により、各経路で変調された光信号を結合する。ここで、第1番目と第n番目の光学的経路に、光信号が光強度比1:1/(2n−1)で分岐されるように光分岐回路を設計し、第1番目と第n番目の光変調部からの光信号が光強度比1:1/(2n−1)で結合されるように光結合回路を設計する。式(2)から分かるように、第1番目と第n番目の光学的経路において与えられる位相変調の入力電圧に対する応答周期比は1:1/(2n−1)である。 Then, the optical signals modulated in the respective paths are coupled by the optical coupling circuit. Here, an optical branch circuit is designed so that the optical signal is branched at a light intensity ratio of 1: 1 / (2n−1) 2 in the first and nth optical paths. The optical coupling circuit is designed so that the optical signals from the nth optical modulation unit are coupled at a light intensity ratio of 1: 1 / (2n−1) 2 . As can be seen from the equation (2), the response period ratio with respect to the input voltage of the phase modulation given in the first and nth optical paths is 1: 1 / (2n−1).

本実施形態においては、複数の光学的経路に対して、それぞれに変調用電極を形成して変調を行うことにより、1つの変調用電極により1つの光学的経路に変調を与える構成と比較して、印加電圧を低減または電極長を縮小することができる。   In the present embodiment, a modulation electrode is formed on each of a plurality of optical paths, and modulation is performed, compared with a configuration in which modulation is performed on one optical path by one modulation electrode. The applied voltage can be reduced or the electrode length can be reduced.

また、本実施形態は、基板材料として、XカットLN(LiNbO)と、ZカットLNと、電気光学効果を有する酸化物結晶、半導体またはポリマのいずれかを用いることができる。さらに、マッハツェンダ干渉回路の光変調電極を、シングルエンド信号で駆動するシングル駆動とするか、または差動信号で愚答するデュアル駆動とするかは問わず、同様の効果を奏することに留意されたい。 In the present embodiment, any one of X-cut LN (LiNbO 3 ), Z-cut LN, and an oxide crystal, semiconductor, or polymer having an electro-optic effect can be used as a substrate material. Furthermore, it should be noted that the same effect can be obtained regardless of whether the light modulation electrode of the Mach-Zehnder interference circuit is a single drive driven by a single-end signal or a dual drive driven by a differential signal.

図6を参照して、出力光信号の信号レベルと理想的な信号レベルとのズレを評価する方法について説明する。ズレの評価値を以下のように定義する。   A method for evaluating the difference between the signal level of the output optical signal and the ideal signal level will be described with reference to FIG. The evaluation value of deviation is defined as follows.

Figure 2014006389
Figure 2014006389

ここで、Mは変調多値数、Eは実際の出力光信号レベル、Ek,idealは理想的な信号レベル、EMAXは最大信号レベルである。EMAXは、ここでは1.00に規格化している。 Here, M is the modulation level, E k is the actual output optical signal level, E k, ideal is the ideal signal level, and E MAX is the maximum signal level. E MAX is normalized here to 1.00.

図7に、変調多値数M=4、8、16を変えたときの、第1および第2の光変調手段に含まれるN個(Nは2以上の整数)の並列に接続された光学的経路の並列数Nに対する評価値Dの変化を示す。基本的には、並列数Nの増加に伴い評価値Dは減少する。つまり、並列数Nを増やすことによりズレが減少し、非線形性が抑制される。   FIG. 7 shows N (N is an integer of 2 or more) parallel-connected optics included in the first and second light modulation means when the modulation multilevel number M = 4, 8, 16 is changed. The change of the evaluation value D with respect to the parallel number N of the static path is shown. Basically, the evaluation value D decreases as the parallel number N increases. That is, increasing the parallel number N reduces the deviation and suppresses the non-linearity.

ただし、変調多値数が小さい場合、必ずしも単調減少にならない。例えばM=4の場合には、D(N=2)=0.8%に対し、D(N=3)=1.1%となる。すなわち、4値変調に対しては、N=2が最適である。8値変調、16値変調に対しては、並列数Nの増加によるズレの減少と、光変調回路の構成が複雑になることとのトレードオフを勘案して、変調多値数を選択する必要がある。   However, when the modulation multi-level number is small, it does not necessarily decrease monotonously. For example, when M = 4, D (N = 3) = 1.1% against D (N = 2) = 0.8%. That is, N = 2 is optimal for quaternary modulation. For 8-level modulation and 16-level modulation, it is necessary to select a modulation multi-level number in consideration of a trade-off between a decrease in deviation due to an increase in the parallel number N and a complicated configuration of the optical modulation circuit. There is.

以下、実施例を説明する。   Examples will be described below.

図8に、本発明の実施例1に係る光変調回路の構成を示す。実施例1の光変調回路は、光信号を入力する光入力ポート801と、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する第1の1×2光カプラ802とを備えている。第1の1×2光カプラ802の各々の出力には、第1および第2の光変調手段が接続されている。   FIG. 8 shows the configuration of the optical modulation circuit according to the first embodiment of the present invention. The optical modulation circuit according to the first embodiment includes an optical input port 801 that inputs an optical signal, and a first 1 × 2 optical coupler 802 that branches the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1. First and second optical modulation means are connected to the outputs of the first 1 × 2 optical coupler 802.

第1の光変調手段は、第1の1×2光カプラ802の一方の出力に光学的に接続された第2の1×2光カプラ803と、第2の1×2光カプラ803の2本の出力導波路に光学的に接続された第1の2×1光カプラ805とを含む。   The first optical modulation means includes a second 1 × 2 optical coupler 803 optically connected to one output of the first 1 × 2 optical coupler 802 and a second 1 × 2 optical coupler 803. And a first 2 × 1 optical coupler 805 optically connected to the output waveguide.

第2の光変調手段は、第1の1×2光カプラ802の他方の出力に光学的に接続された第3の1×2光カプラ804と、第3の1×2光カプラ804の2本の出力導波路に光学的に接続された第2の2×1光カプラ806とを含む。   The second light modulation means includes a third 1 × 2 optical coupler 804 optically connected to the other output of the first 1 × 2 optical coupler 802, and two of the third 1 × 2 optical coupler 804. And a second 2 × 1 optical coupler 806 optically connected to the output waveguide.

第1の2×1光カプラ805及び第2の2×1光カプラ806の出力は、第3の2×1光カプラ807の入力に光学的に接続され、第3の2×1光カプラ807の出力は、光出力ポート808に光学的に接続されている。   The outputs of the first 2 × 1 optical coupler 805 and the second 2 × 1 optical coupler 806 are optically connected to the input of the third 2 × 1 optical coupler 807, and the third 2 × 1 optical coupler 807 is connected. Are optically connected to an optical output port 808.

第1の1×2光カプラ802と第2の1×2光カプラ803との間の導波路には、光位相変調手段として第1の光変調電極809が形成され、第1の1×2光カプラ802と第3の1×2光カプラ804との間の導波路には、光位相変調手段として第2の光変調電極810が形成されている。   In the waveguide between the first 1 × 2 optical coupler 802 and the second 1 × 2 optical coupler 803, a first light modulation electrode 809 is formed as an optical phase modulation means, and the first 1 × 2 optical coupler is formed. In the waveguide between the optical coupler 802 and the third 1 × 2 optical coupler 804, a second light modulation electrode 810 is formed as an optical phase modulation means.

第2の1×2光カプラ803の一方の出力と第1の2×1光カプラ805との間の導波路には、光位相変調手段として第3の光変調電極811が形成され、第3の1×2光カプラ804の一方の出力と第2の2×1光カプラ806との間の導波路には、光位相変調手段として第4の光変調電極812が形成されている。   In the waveguide between one output of the second 1 × 2 optical coupler 803 and the first 2 × 1 optical coupler 805, a third light modulation electrode 811 is formed as optical phase modulation means, and the third In the waveguide between one output of the 1 × 2 optical coupler 804 and the second 2 × 1 optical coupler 806, a fourth light modulation electrode 812 is formed as an optical phase modulation means.

第1の光変調電極809、第2の光変調電極810、第3の光変調電極811、第4の光変調電極812の長さは等しく、xを1より大きい実数として、印加される電圧は、されざれV、−V、(x−1)×V、−(x−1)×Vとする。第1の光変調電極809及び第2の光変調電極810は、複数の光学的経路に対して光位相変調を行う。   The lengths of the first light modulation electrode 809, the second light modulation electrode 810, the third light modulation electrode 811 and the fourth light modulation electrode 812 are equal, and x is a real number larger than 1, and the applied voltage is V, −V, (x−1) × V, − (x−1) × V. The first light modulation electrode 809 and the second light modulation electrode 810 perform optical phase modulation on a plurality of optical paths.

図9に、実施例1に係る光変調回路の等価回路を示す。実施例1の光変調回路と同じ変調度および光強度比を有する光変調回路であって、1つの変調用電極により1つの光学的経路に変調を与える構成とする。この光変調回路における最大の印加電圧はxVである。これに対して、実施例1に係る光変調回路においては、最大の印加電圧は(x−1)×Vであり、印加電圧の低減が実現されていることがわかる。   FIG. 9 illustrates an equivalent circuit of the light modulation circuit according to the first embodiment. An optical modulation circuit having the same modulation degree and light intensity ratio as the optical modulation circuit of the first embodiment is configured to modulate one optical path by one modulation electrode. The maximum applied voltage in this light modulation circuit is xV. On the other hand, in the optical modulation circuit according to Example 1, the maximum applied voltage is (x−1) × V, which indicates that the applied voltage is reduced.

図10に、本発明の実施例2に係る光変調回路の構成を示す。実施例1の光変調回路の変形例を示す。光変調回路は、光信号を入力する光入力ポート1001と、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する第1の1×2光カプラ1002とを備える。第1の1×2光カプラ1002の各々の出力には、第1および第2の光変調手段が接続されている。   FIG. 10 shows a configuration of an optical modulation circuit according to the second embodiment of the present invention. 6 shows a modification of the optical modulation circuit of the first embodiment. The optical modulation circuit includes an optical input port 1001 that inputs an optical signal, and a first 1 × 2 optical coupler 1002 that branches the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1. First and second optical modulation means are connected to the outputs of the first 1 × 2 optical coupler 1002.

第1の光変調手段は、第1の1×2光カプラ1002の一方の出力に光学的に接続された第2の1×2光カプラ1003と、第2の1×2光カプラ1003の2本の出力導波路に光学的に接続された第1の2×1光カプラ1005とを含む。   The first optical modulation means includes a second 1 × 2 optical coupler 1003 optically connected to one output of the first 1 × 2 optical coupler 1002 and a second 1 × 2 optical coupler 1003. And a first 2 × 1 optical coupler 1005 optically connected to the output waveguide.

第2の光変調手段は、第1の1×2光カプラ1002の他方の出力に光学的に接続された第3の1×2光カプラ1004と、第3の1×2光カプラ1004の2本の出力導波路に光学的に接続された第2の2×1光カプラ1006とを含む。   The second light modulating means includes a third 1 × 2 optical coupler 1004 optically connected to the other output of the first 1 × 2 optical coupler 1002 and two of the third 1 × 2 optical coupler 1004. And a second 2 × 1 optical coupler 1006 optically connected to the output waveguide.

第1の2×1光カプラ1005及び第2の2×1光カプラ1006の出力は、第3の2×1光カプラ1007の入力に光学的に接続され、第3の2×1光カプラ1007の出力は、光出力ポート1008に光学的に接続されている。   The outputs of the first 2 × 1 optical coupler 1005 and the second 2 × 1 optical coupler 1006 are optically connected to the input of the third 2 × 1 optical coupler 1007, and the third 2 × 1 optical coupler 1007. Are optically connected to an optical output port 1008.

第1の1×2光カプラ1002と第2の1×2光カプラ1003との間の導波路には、光位相変調手段として第1の光変調電極1009が形成され、第1の1×2光カプラ1002と第3の1×2光カプラ1004との間の導波路には、光位相変調手段として第2の光変調電極1010が形成されている。   In the waveguide between the first 1 × 2 optical coupler 1002 and the second 1 × 2 optical coupler 1003, a first light modulation electrode 1009 is formed as an optical phase modulation means, and the first 1 × 2 optical coupler 1003 is formed. In the waveguide between the optical coupler 1002 and the third 1 × 2 optical coupler 1004, a second light modulation electrode 1010 is formed as an optical phase modulation means.

第2の1×2光カプラ1003の一方の出力と第1の2×1光カプラ1005との間の導波路には、光位相変調手段として第3の光変調電極1011が形成され、第3の1×2光カプラ1004の一方の出力と第2の2×1光カプラ1006との間の導波路には、光位相変調手段として第4の光変調電極1012が形成されている。   In the waveguide between one output of the second 1 × 2 optical coupler 1003 and the first 2 × 1 optical coupler 1005, a third light modulation electrode 1011 is formed as an optical phase modulation means, and the third In the waveguide between one output of the 1 × 2 optical coupler 1004 and the second 2 × 1 optical coupler 1006, a fourth light modulation electrode 1012 is formed as an optical phase modulation means.

yを1より大きい実数として、第1の光変調電極1009、第2の光変調電極1010、第3の光変調電極1011、第4の光変調電極1012の電極長は、各々L、−L、(y−1)×L、−(y−1)×Lであ。各々の電極に印加される電圧の大きさは等しく、かつ印加される電圧の符号は、第1の光変調電極1009及び第3の光変調電極1011が同符号であり、第2の光変調電極1010及び第4の光変調電極1012が同符号であり、前者と後者で反転している。また、第1の光変調電極1009及び第2の光変調電極1010は、複数の光学的経路に対して光位相変調を行う。   When y is a real number larger than 1, the electrode lengths of the first light modulation electrode 1009, the second light modulation electrode 1010, the third light modulation electrode 1011 and the fourth light modulation electrode 1012 are L, −L, (Y-1) * L,-(y-1) * L. The magnitude of the voltage applied to each electrode is equal, and the sign of the applied voltage is the same for the first light modulation electrode 1009 and the third light modulation electrode 1011, and the second light modulation electrode 1010 and the fourth light modulation electrode 1012 have the same sign, and are inverted between the former and the latter. In addition, the first light modulation electrode 1009 and the second light modulation electrode 1010 perform optical phase modulation on a plurality of optical paths.

図11に、実施例2に係る光変調回路の等価回路を示す。実施例2の光変調回路と同じ変調度および光強度比を有する光変調回路であって、1つの変調用電極により1つの光学的経路に変調を与える構成とする。この光変調回路における最長の電極長はyLである。これに対して、実施例2に係る光変調回路においては、最長の電極長は(y−1)×Lであり、電極長の縮小が実現されていることがわかる。   FIG. 11 illustrates an equivalent circuit of the light modulation circuit according to the second embodiment. The optical modulation circuit has the same modulation degree and light intensity ratio as the optical modulation circuit of the second embodiment, and is configured to modulate one optical path by one modulation electrode. The longest electrode length in this light modulation circuit is yL. In contrast, in the light modulation circuit according to Example 2, the longest electrode length is (y−1) × L, and it can be seen that reduction of the electrode length is realized.

図12に、本発明の実施例3に係る光変調回路の構成を示す。光変調回路は、光信号を入力する光入力ポートと、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する第1の1×2光カプラ1204とを備える。第1の1×2光カプラ1204の一方の出力には、光強度分岐比9:1の第2の1×2光カプラ1205が光学的に接続され、第1の1×2光カプラ1204の他方の出力には、光強度分岐比9:1の第3の1×2光カプラ1206が光学的に接続されている。   FIG. 12 shows the configuration of an optical modulation circuit according to Embodiment 3 of the present invention. The optical modulation circuit includes an optical input port that inputs an optical signal, and a first 1 × 2 optical coupler 1204 that branches the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1. One output of the first 1 × 2 optical coupler 1204 is optically connected to a second 1 × 2 optical coupler 1205 having a light intensity branching ratio of 9: 1. A third 1 × 2 optical coupler 1206 having a light intensity branching ratio of 9: 1 is optically connected to the other output.

第2の1×2光カプラ1205の2本の出力導波路は、光強度結合比9:1の第1の2×1光カプラ1207の2本の入力に光学的に接続され、第3の1×2光カプラ1206の2本の出力導波路は、光強度結合比9:1の第2の2×1光カプラ1208の2本の入力に光学的に接続される。第1の2×1光カプラ1207及び第2の2×1光カプラ1208の出力は、光強度結合比1:1で結合する第3の2×1光カプラ1209の入力に光学的に接続され、第3の2×1光カプラ1209の出力は、光出力ポートに光学的に接続されている。   The two output waveguides of the second 1 × 2 optical coupler 1205 are optically connected to the two inputs of the first 2 × 1 optical coupler 1207 having a light intensity coupling ratio of 9: 1. The two output waveguides of the 1 × 2 optical coupler 1206 are optically connected to the two inputs of the second 2 × 1 optical coupler 1208 having a light intensity coupling ratio of 9: 1. The outputs of the first 2 × 1 optical coupler 1207 and the second 2 × 1 optical coupler 1208 are optically connected to the input of a third 2 × 1 optical coupler 1209 that couples at a light intensity coupling ratio of 1: 1. The output of the third 2 × 1 optical coupler 1209 is optically connected to the optical output port.

第1の1×2光カプラ1204の出力と、第2の1×2光カプラ1205及び第3の1×2光カプラ1206との間に変調電極1201を形成し、第2の1×2光カプラ1205及び第3の1×2光カプラ1206の分岐比9の導波路(破線で示した第1の光変調経路)には変調電極1202を形成し、第2の1×2光カプラ1205及び第3の1×2光カプラ1206の分岐比1の導波路(一点鎖線で示した第2の光変調経路)には変調電極1203を形成する。変調電極1201、1202、1203は、プッシュプル型の変調電極である。また、第1の光変調経路には、2つの光変調部の位相差をゼロにするための位相調整部1221,1222を設けた。   A modulation electrode 1201 is formed between the output of the first 1 × 2 optical coupler 1204 and the second 1 × 2 optical coupler 1205 and the third 1 × 2 optical coupler 1206, and the second 1 × 2 optical A modulation electrode 1202 is formed in a waveguide (first optical modulation path indicated by a broken line) having a branching ratio of 9 between the coupler 1205 and the third 1 × 2 optical coupler 1206, and the second 1 × 2 optical coupler 1205 and A modulation electrode 1203 is formed on a waveguide having a branch ratio of 1 (second optical modulation path indicated by a one-dot chain line) of the third 1 × 2 optical coupler 1206. The modulation electrodes 1201, 1202, and 1203 are push-pull type modulation electrodes. In addition, phase adjustment units 1221 and 1222 are provided in the first light modulation path to make the phase difference between the two light modulation units zero.

変調電極1201と1203とは等しい長さとし、多値電気信号を電気アンプ1231,1232で増幅して、抵抗1235,1236で終端された変調電極1201と1203とを駆動する。変調電極1202は、この長さの3分の1の長さとし、変調電極1201に印加する電圧をインバータ1234により反転させ、電気アンプ1233で増幅して、抵抗1237で終端された変調電極1202を駆動する。   The modulation electrodes 1201 and 1203 have the same length, and the multi-value electric signal is amplified by the electric amplifiers 1231 and 1232 to drive the modulation electrodes 1201 and 1203 terminated by the resistors 1235 and 1236. The modulation electrode 1202 is one third of this length, the voltage applied to the modulation electrode 1201 is inverted by the inverter 1234, amplified by the electric amplifier 1233, and driven to the modulation electrode 1202 terminated by the resistor 1237. To do.

分岐比9の導波路からなる第1の光変調経路の応答Eと、分岐比1の導波路からなる第2の光変調経路の応答Eとが、以下を満たすように設計する。 Response E 1 of the first optical modulation path comprising the waveguide branch ratio of 9, a response E 2 of the second optical modulation path comprising the waveguide branch ratio 1, is designed to satisfy the following.

Figure 2014006389
Figure 2014006389

実施例3に係る光変調回路全体の応答は、E=0.9E+0.1Eとなる。 The response of the entire optical modulation circuit according to the third embodiment is E = 0.9E 1 + 0.1E 2 .

図13に、実施例3に係る光変調回路により得られる応答曲線を示す。駆動電圧を等間隔、振幅2Vπの4値で駆動した場合、理想的な出力光信号レベル−1.00、−0.33、+0.33、+1.00に対し、従来の単独MZMでは、−1.00、−0.50、+0.50、+1.00となる一方、実施例3では、−1.00、−0.35、+0.35、+1.00となり、応答の線形性が向上し、より理想に近い信号レベルが得られる。 FIG. 13 shows a response curve obtained by the light modulation circuit according to the third embodiment. Equally spaced drive voltage, when driven in the four-level amplitude 2V [pi, ideal output optical signal level -1.00, -0.33, + 0.33, to + 1.00, in the conventional single MZM, While -1.00, -0.50, +0.50, and +1.00 are obtained, in Example 3, -1.00, -0.35, +0.35, and +1.00 are obtained, and the linearity of the response is obtained. The signal level is improved and a signal level closer to the ideal is obtained.

図14に、本発明の実施例4に係る光変調回路の構成を示す。実施例3に係る光変調回路において、変調電極1202を省略した変形例である。実施例3の変調電極1201に相当する変調電極1401の長さは、実施例3の変調電極1203に相当する変調電極1402の1/2の長さとした。これにより簡易な変調回路が実現でき、駆動系もより簡易になる。実施例4においても光変調回路全体の応答は、E=0.9E+0.1Eとなり、従来の光変調回路と比較して応答の線形性が向上する。 FIG. 14 shows a configuration of an optical modulation circuit according to Embodiment 4 of the present invention. In the light modulation circuit according to the third embodiment, the modulation electrode 1202 is omitted. The length of the modulation electrode 1401 corresponding to the modulation electrode 1201 of the third embodiment is ½ the length of the modulation electrode 1402 corresponding to the modulation electrode 1203 of the third embodiment. As a result, a simple modulation circuit can be realized, and the drive system becomes simpler. Also in Example 4, the response of the entire optical modulation circuit is E = 0.9E 1 + 0.1E 2 , and the linearity of the response is improved as compared with the conventional optical modulation circuit.

図15に、本発明の実施例5に係る光変調回路の構成を示す図である。光変調回路は、光信号を入力する光入力ポートと、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する第1の1×2光カプラ1506とを備える。第1の1×2光カプラ1506の一方の出力には、光強度分岐比225:34の第2の1×2光カプラ1508が光学的に接続され、第1の1×2光カプラ1506の他方の出力には、光強度分岐比225:34の第3の1×2光カプラ1509が光学的に接続されている。   FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of an optical modulation circuit according to the fifth embodiment of the present invention. The optical modulation circuit includes an optical input port for inputting an optical signal, and a first 1 × 2 optical coupler 1506 that branches the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1. One output of the first 1 × 2 optical coupler 1506 is optically connected to a second 1 × 2 optical coupler 1508 having a light intensity branching ratio of 225: 34. A third 1 × 2 optical coupler 1509 having a light intensity branching ratio of 225: 34 is optically connected to the other output.

第2の1×2光カプラ1508の一方の出力には、光強度結合比225:34の第1の2×1光カプラ1510が光学的に接続され、第2の1×2光カプラ1508の他方の出力には、光強度分岐比25:9の第4の1×2光カプラ1512が光学的に接続されている。第3の1×2光カプラ1509の一方の出力には、光強度結合比225:34の第2の2×1光カプラ1511が光学的に接続され、第3の1×2光カプラ1509の他方の出力には、光強度分岐比25:9の第5の1×2光カプラ1513が光学的に接続されている。   One output of the second 1 × 2 optical coupler 1508 is optically connected to the first 2 × 1 optical coupler 1510 having a light intensity coupling ratio of 225: 34. A fourth 1 × 2 optical coupler 1512 having a light intensity branching ratio of 25: 9 is optically connected to the other output. One output of the third 1 × 2 optical coupler 1509 is optically connected to a second 2 × 1 optical coupler 1511 having a light intensity coupling ratio of 225: 34. A fifth 1 × 2 optical coupler 1513 having a light intensity branching ratio of 25: 9 is optically connected to the other output.

第4の1×2光カプラ1512の2本の出力導波路は、光強度結合比25:9の第4の2×1光カプラ1514の2本の入力に光学的に接続され、第5の1×2光カプラ1513の2本の出力導波路は、光強度結合比25:9の第5の2×1光カプラ1515の2本の入力に光学的に接続される。第4の2×1光カプラ1514の出力は、第1の2×1光カプラ1510の入力に光学的に接続され、第5の2×1光カプラ1515の出力は、第2の2×1光カプラ1511の入力に光学的に接続される。   The two output waveguides of the fourth 1 × 2 optical coupler 1512 are optically connected to the two inputs of the fourth 2 × 1 optical coupler 1514 having a light intensity coupling ratio of 25: 9, and the fifth The two output waveguides of the 1 × 2 optical coupler 1513 are optically connected to the two inputs of the fifth 2 × 1 optical coupler 1515 having a light intensity coupling ratio of 25: 9. The output of the fourth 2 × 1 optical coupler 1514 is optically connected to the input of the first 2 × 1 optical coupler 1510, and the output of the fifth 2 × 1 optical coupler 1515 is the second 2 × 1 optical coupler 1510. Optically connected to the input of the optical coupler 1511.

第1の2×1光カプラ1510及び第2の2×1光カプラ1511の出力は、第3の2×1光カプラ1507の入力に光学的に接続され、第3の2×1光カプラ1507の出力は、光出力ポートに光学的に接続されている。   The outputs of the first 2 × 1 optical coupler 1510 and the second 2 × 1 optical coupler 1511 are optically connected to the input of the third 2 × 1 optical coupler 1507, and the third 2 × 1 optical coupler 1507 is connected. Is optically connected to the optical output port.

第1の1×2光カプラ1506の出力と、第2の1×2光カプラ1508及び第3の1×2光カプラ1509との間に変調電極1501を形成し、第2の1×2光カプラ1508及び第3の1×2光カプラ1509の分岐比225の導波路(一点鎖線で示した第1の光変調経路)には変調電極1504を形成し、第2の1×2光カプラ1508及び第3の1×2光カプラ1509の分岐比34の導波路(破線で示した第2の光変調経路)には変調電極1502を形成する。第4の1×2光カプラ1512及び第5の1×2光カプラ1513の分岐比25の導波路(二点鎖線で示した第3の光変調経路)には変調電極1505を形成する。第4の1×2光カプラ1512及び第5の1×2光カプラ1513の分岐比9の導波路(破線で示した第2の光変調経路)には変調電極1503を形成する。   A modulation electrode 1501 is formed between the output of the first 1 × 2 optical coupler 1506 and the second 1 × 2 optical coupler 1508 and the third 1 × 2 optical coupler 1509, and the second 1 × 2 optical coupler 1509 is formed. A modulation electrode 1504 is formed in the waveguide (the first optical modulation path indicated by a one-dot chain line) having a branching ratio 225 of the coupler 1508 and the third 1 × 2 optical coupler 1509, and the second 1 × 2 optical coupler 1508 is formed. In addition, a modulation electrode 1502 is formed in the waveguide having a branch ratio of 34 (second optical modulation path indicated by a broken line) of the third 1 × 2 optical coupler 1509. A modulation electrode 1505 is formed in a waveguide (third optical modulation path indicated by a two-dot chain line) having a branching ratio of 25 of the fourth 1 × 2 optical coupler 1512 and the fifth 1 × 2 optical coupler 1513. A modulation electrode 1503 is formed in the waveguide having a branch ratio of 9 (second optical modulation path indicated by a broken line) of the fourth 1 × 2 optical coupler 1512 and the fifth 1 × 2 optical coupler 1513.

また、第1の光変調経路及び第3の光変調経路には、2つの光変調部の位相差をゼロにするための位相調整部1521,1522及び位相調整部1523,1524を設けた。   In addition, phase adjustment units 1521 and 1522 and phase adjustment units 1523 and 1524 for making the phase difference between the two light modulation units zero are provided in the first light modulation path and the third light modulation path.

変調電極1501、変調電極1502、変調電極1503、変調電極1504、及び第5の変調電極の各々の長さの比を、5:5:5:2:1とする。多値電気信号を電気アンプ1531,1532,1533で増幅して、抵抗1537,1538,1539で終端された変調電極1501,1502,1503を駆動する。変調電極1504及び変調電極1505に印加する電圧は、変調電極1501に印加する電圧をインバータ1536により反転させ、電気アンプ1534,1535で増幅する。   The ratio of the lengths of the modulation electrode 1501, the modulation electrode 1502, the modulation electrode 1503, the modulation electrode 1504, and the fifth modulation electrode is 5: 5: 5: 2: 1. The multi-value electric signal is amplified by the electric amplifiers 1531, 1532, and 1533, and the modulation electrodes 1501, 1502, and 1503 terminated by the resistors 1537, 1538, and 1539 are driven. The voltage applied to the modulation electrode 1504 and the modulation electrode 1505 is inverted by the inverter 1536 with the voltage applied to the modulation electrode 1501 and amplified by the electric amplifiers 1534 and 1535.

第1、第2、及び第3の光学的経路の印加電圧に対する光強度の応答が下記を満たすように設計する。   The optical intensity response to the applied voltage of the first, second, and third optical paths is designed to satisfy the following.

Figure 2014006389
Figure 2014006389

第1、第2、及び第3の光学的経路を通過する光の光強度比を225:25:9(=1:1/9:1/25)となるように設計する。実施例4に係る光変調回路全体の応答は、E=(225E+25E+9E)/259となる。 The light intensity ratio of the light passing through the first, second, and third optical paths is designed to be 225: 25: 9 (= 1: 1/9: 1/25). The response of the entire optical modulation circuit according to the fourth embodiment is E = (225E 1 + 25E 2 + 9E 3 ) / 259.

図16に、実施例5に係る光変調回路により得られる応答曲線を示す。実施例3及び実施例4よりも、さらに線形に近い応答が得られることがわかる。   FIG. 16 shows a response curve obtained by the optical modulation circuit according to the fifth embodiment. It can be seen that a more linear response is obtained than in Example 3 and Example 4.

図17に、本発明の実施例6に係る光変調回路の構成を示す。実施例5に係る光変調回路において、変調電極1504.1505を省略した変形例である。実施例5の変調電極1501,1502,1503に相当する変調電極1701,1702,1703の長さは、1:2:2とする。これにより簡易な変調回路が実現でき、駆動系もより簡易になる。実施例6においても光変調回路全体の応答は、下記を満たすように設計する。   FIG. 17 shows the configuration of an optical modulation circuit according to Embodiment 6 of the present invention. In the light modulation circuit according to the fifth embodiment, the modulation electrode 1504.1505 is omitted. The lengths of the modulation electrodes 1701, 1702, and 1703 corresponding to the modulation electrodes 1501, 1502, and 1503 of Example 5 are set to 1: 2: 2. As a result, a simple modulation circuit can be realized, and the drive system becomes simpler. Also in Example 6, the response of the entire light modulation circuit is designed to satisfy the following.

Figure 2014006389
Figure 2014006389

実施例6に係る光変調回路全体の応答は、E=(225E+25E+9E)/259となり、実施例5と同様の応答が得られる。 The response of the entire optical modulation circuit according to the sixth embodiment is E = (225E 1 + 25E 2 + 9E 3 ) / 259, and the same response as in the fifth embodiment is obtained.

図18に、本発明の実施例7に係る光変調回路の構成を示す。図14に示した実施例4に係る光変調回路において、実施例4の変調電極1401,1402に相当する変調電極1801,1802を、縦続して接続することにより、駆動系(電気アンプ1831と抵抗1832)を一系統に集約することができる。なお、変調電極1802,1801の順に、縦続接続した構成としてもよい。   FIG. 18 shows a configuration of an optical modulation circuit according to the seventh embodiment of the present invention. In the optical modulation circuit according to the fourth embodiment illustrated in FIG. 14, the modulation electrodes 1801 and 1802 corresponding to the modulation electrodes 1401 and 1402 of the fourth embodiment are connected in cascade to form a drive system (electric amplifier 1831 and resistor). 1832) can be integrated into one system. Note that the modulation electrodes 1802 and 1801 may be cascaded in this order.

図19に、本発明の実施例8に係る光変調回路の構成を示す。図17に示した実施例6に係る光変調回路において、実施例6の変調電極1701,1702,1703に相当する変調電極1901,1902,1903を、縦続して接続することにより、駆動系(電気アンプ1931と抵抗1932)を一系統に集約することができる。なお、変調電極1903,1902,1901の順に、縦続接続した構成としてもよい。   FIG. 19 shows a configuration of an optical modulation circuit according to the eighth embodiment of the present invention. In the optical modulation circuit according to the sixth embodiment illustrated in FIG. 17, the modulation electrodes 1901, 1902, and 1903 corresponding to the modulation electrodes 1701, 1702, and 1703 of the sixth embodiment are connected in cascade, so that the drive system (electrical The amplifier 1931 and the resistor 1932) can be integrated into one system. A configuration in which the modulation electrodes 1903, 1902, and 1901 are cascade-connected in this order may be employed.

図20に、本発明の実施例9に係るベクトル変調器の構成を示す。ベクトル変調器は、光信号を入力する光入力ポートと、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する1×2光カプラ2003とを備えている。1×2光カプラ2003の各々の出力には、図18に示した実施例7に係る光変調回路2001,2002が光学的に接続されている。   FIG. 20 shows the configuration of the vector modulator according to the ninth embodiment of the present invention. The vector modulator includes an optical input port for inputting an optical signal, and a 1 × 2 optical coupler 2003 that branches the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1. Optical modulation circuits 2001 and 2002 according to the seventh embodiment illustrated in FIG. 18 are optically connected to outputs of the 1 × 2 optical coupler 2003.

光変調回路2001は、Iチャネルの多値電気信号で変調し、光変調回路2002は、Qチャネルの多値電気信号で変調する。光変調回路2001の出力と、π/2位相差付与回路2004を介した光変調回路2002の出力とを、2×1光カプラ2005の入力に光学的に接続する。   The optical modulation circuit 2001 modulates with an I-channel multilevel electrical signal, and the optical modulation circuit 2002 modulates with a Q-channel multilevel electrical signal. The output of the light modulation circuit 2001 and the output of the light modulation circuit 2002 via the π / 2 phase difference providing circuit 2004 are optically connected to the input of the 2 × 1 optical coupler 2005.

図21に、従来のベクトル変調器の一例を示す。比較のために、図1に示した多値光変調回路を並列に配置したベクトル変調器を示す。   FIG. 21 shows an example of a conventional vector modulator. For comparison, a vector modulator in which the multilevel optical modulation circuit shown in FIG. 1 is arranged in parallel is shown.

図22に、ベクトル変調器の4値駆動時の出力信号ダイアグラムを示す。各々4値のI、Qチャネル信号(振幅2Vπ)で駆動した場合の出力信号ダイアグラムであり、◆印は理想的な信号点、△は印は図21に示した従来のベクトル変調器の信号点、○印は図20に示した実施例9のベクトル変調器の信号点である。実施例9のベクトル変調器は、従来のベクトル変調器に比べ、信号点の理想点からのズレが少ないことがわかる。 FIG. 22 shows an output signal diagram at the time of four-value driving of the vector modulator. FIG. 22 is an output signal diagram when driven by quaternary I and Q channel signals (amplitude 2 ), where ♦ indicates an ideal signal point, and Δ indicates a signal of the conventional vector modulator shown in FIG. Points and ◯ are signal points of the vector modulator of the ninth embodiment shown in FIG. It can be seen that the vector modulator of the ninth embodiment has less deviation of the signal point from the ideal point than the conventional vector modulator.

101 光分岐回路
102,103 光導波路
104,105,409〜414,809〜812,1009〜1012,1201〜1203,1401,1402,1501〜1505,1701〜1703,1801,1802,1901〜1903 光変調電極
401,801,1001 光入力ポート
402〜404,802〜804,1002〜1004,1204〜1206,1506,1508,1509,1512,1513,2003 1×2光カプラ
405〜407,805〜807,1005〜1007,1207〜1209,1507,1510,1511,1514,1515,2005 2×1光カプラ
408,808,1008 光出力ポート
1221,1222,1521〜1524 位相調整部
1231〜1233,1531〜1525,1831,1931,2011,2012 電気アンプ
1234,1536 インバータ
1235〜1237,1537〜1541,1832,1932,2013,2015 抵抗
2001,2002 光変調回路
2004 π/2位相差付与回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Optical branch circuit 102,103 Optical waveguide 104,105,409-414,809-812,1009-1012,1201-1203,1401,1402,1501-1505,1701-1703,1801,1802,1901-1903 Optical modulation Electrodes 401, 801, 1001 Optical input ports 402-404, 802-804, 1002-1004, 1204-1206, 1506, 1508, 1509, 1512, 1513, 2003 1 × 2 optical couplers 405-407, 805-807, 1005 ˜1007, 1207 to 1209, 1507, 1510, 1511, 1514, 1515, 2005 2 × 1 optical couplers 408, 808, 1008 optical output ports 1221, 1222, 1521-1524 phase adjustment units 1231-12 3,1531~1525,1831,1931,2011,2012 electric amplifiers 1234,1536 inverter 1235~1237,1537~1541,1832,1932,2013,2015 resistor 2001 and 2002 optical modulator 2004 [pi / 2 phase difference providing circuit

Claims (4)

光信号を入力する光入力ポートと、入力された光信号を光強度比1:1で分岐する1×2光カプラと、前記1×2光カプラの各々の出力に接続された光変調手段と、前記光変調手段の各々の出力を結合して光出力ポートに出力する2×1光カプラとを含む光変調回路において、
Nを2以上の整数とするとき、前記光変調手段は、
前記1×2光カプラの一方の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第1の1×N光分岐手段と、
前記1×2光カプラの他方の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第2の1×N光分岐手段と、
前記第1の1×N光分岐手段の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第1のN×1光合波手段と、
前記第2の1×N光分岐手段の出力に光学的に接続された少なくとも1つの光カプラから構成される第2のN×1光合波手段とを含み、
前記1×2光カプラと前記第1および第2の1×N光分岐手段との間、または前記第1および第2のN×1光合波手段と前記2×1光カプラの間の少なくとも一方に、複数の光学的経路に対して光位相変調を行うための光位相変調手段を備え、
前記光入力ポートと前記光出力ポートとの間の2N個の光学的経路に、少なくとも1つ以上の光位相変調手段を備えたことを特徴とする光変調回路。
An optical input port for inputting an optical signal, a 1 × 2 optical coupler for branching the input optical signal at an optical intensity ratio of 1: 1, and an optical modulation means connected to the output of each of the 1 × 2 optical couplers An optical modulation circuit including a 2 × 1 optical coupler that combines outputs of the optical modulation means and outputs the combined output to an optical output port;
When N is an integer of 2 or more, the light modulation means is
First 1 × N optical branching means comprising at least one optical coupler optically connected to one output of the 1 × 2 optical coupler;
Second 1 × N optical branching means comprising at least one optical coupler optically connected to the other output of the 1 × 2 optical coupler;
First N × 1 optical multiplexing means composed of at least one optical coupler optically connected to the output of the first 1 × N optical branching means;
Second N × 1 optical multiplexing means composed of at least one optical coupler optically connected to the output of the second 1 × N optical branching means,
At least one between the 1 × 2 optical coupler and the first and second 1 × N optical branching means, or between the first and second N × 1 optical multiplexing means and the 2 × 1 optical coupler. And optical phase modulation means for performing optical phase modulation on a plurality of optical paths,
An optical modulation circuit comprising at least one optical phase modulation means in 2N optical paths between the optical input port and the optical output port.
nを2以上N以下の整数とするとき、
前記1×N光分岐手段の第1番目の光学的経路と第n番目の光学的経路の光強度比は、1:1/(2n−1)であり、
第1番目の光学的経路と第n番目の光学的経路において、光位相変調手段に与えられる位相変調の入力電圧に対する応答周期比は、1:1/(2n−1)であることを特徴とする請求項1に記載の光変調回路。
When n is an integer of 2 to N,
The light intensity ratio of the first optical path and the nth optical path of the 1 × N optical branching means is 1: 1 / (2n−1) 2 ,
In the first optical path and the nth optical path, the response period ratio with respect to the input voltage of the phase modulation given to the optical phase modulation means is 1: 1 / (2n−1). The light modulation circuit according to claim 1.
複数の光位相変調手段の光変調電極が縦続に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光変調回路。   3. The optical modulation circuit according to claim 1, wherein the optical modulation electrodes of the plurality of optical phase modulation means are connected in cascade. 光信号を入力する光入力ポートと、
入力された光信号を光強度比1:1で分岐する1×2光カプラと、
前記1×2光カプラの各々の出力に接続された請求項1、2または3に記載の光変調回路と、
前記光変調回路の各々の出力を結合して光出力ポートに出力する2×1光カプラと
を備えたことを特徴とするベクトル変調器。
An optical input port for inputting an optical signal;
A 1 × 2 optical coupler that branches an input optical signal at a light intensity ratio of 1: 1;
The optical modulation circuit according to claim 1, 2 or 3 connected to an output of each of the 1 × 2 optical couplers;
2. A vector modulator comprising: a 2 × 1 optical coupler that combines outputs of the optical modulation circuits and outputs the combined outputs to an optical output port.
JP2012142094A 2012-06-25 2012-06-25 Optical modulation circuit Expired - Fee Related JP5823927B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012142094A JP5823927B2 (en) 2012-06-25 2012-06-25 Optical modulation circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012142094A JP5823927B2 (en) 2012-06-25 2012-06-25 Optical modulation circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014006389A true JP2014006389A (en) 2014-01-16
JP5823927B2 JP5823927B2 (en) 2015-11-25

Family

ID=50104159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012142094A Expired - Fee Related JP5823927B2 (en) 2012-06-25 2012-06-25 Optical modulation circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5823927B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017083607A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator
JP2017083608A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator
US11474409B2 (en) 2020-07-17 2022-10-18 Fujitsu Limited Optical modulator and optical modulation method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003255283A (en) * 2002-03-04 2003-09-10 Opnext Japan Inc Mach-zehnder type optical modulator
JP2009175576A (en) * 2008-01-28 2009-08-06 National Institute Of Information & Communication Technology Super flat optical frequency comb signal generator
JP2011022390A (en) * 2009-07-16 2011-02-03 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical phase modulator and optical phase modulation device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003255283A (en) * 2002-03-04 2003-09-10 Opnext Japan Inc Mach-zehnder type optical modulator
JP2009175576A (en) * 2008-01-28 2009-08-06 National Institute Of Information & Communication Technology Super flat optical frequency comb signal generator
JP2011022390A (en) * 2009-07-16 2011-02-03 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical phase modulator and optical phase modulation device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017083607A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator
JP2017083608A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator
US11474409B2 (en) 2020-07-17 2022-10-18 Fujitsu Limited Optical modulator and optical modulation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5823927B2 (en) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10270535B1 (en) Linearized optical digital-to-analog modulator
US9977310B2 (en) Multi-electrode photonic digital to analog converting vector modulator
JP5083310B2 (en) Multilevel light intensity modulator
US9143237B2 (en) Optical modulator module and modulation method for optical signal
EP3326026B1 (en) Electrical crosstalk reduction in a high-order digital optical modulator
JP5860159B2 (en) Optical modulation circuit
JPWO2013161196A1 (en) Mach-Zehnder optical modulator, optical transmission / reception system, and control method for Mach-Zehnder optical modulator
WO2018172183A1 (en) Optical modulator and method of use
JP5823927B2 (en) Optical modulation circuit
JP5466200B2 (en) Optical modulation circuit
US11194219B2 (en) Optical modulator
JP5643037B2 (en) Light modulator
US8873896B1 (en) Dual polarization optical modulator using dual broadband multi-electrode weighted direct analog phase modulators
JP6575298B2 (en) Light modulator
JP6122334B2 (en) Light modulator
Yamaguchi et al. Optical amplitude modulator linearized by integration of optical interferometric waveguides
Yamaguchi et al. Extinction-ratio and chirp tunable LiNbO 3 single-drive modulator for precise amplitude modulation
JP2017083608A (en) Optical modulator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140716

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150320

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150324

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150521

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151006

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151008

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5823927

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees