JP2014199354A - Optical modulator - Google Patents

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JP2014199354A
JP2014199354A JP2013075122A JP2013075122A JP2014199354A JP 2014199354 A JP2014199354 A JP 2014199354A JP 2013075122 A JP2013075122 A JP 2013075122A JP 2013075122 A JP2013075122 A JP 2013075122A JP 2014199354 A JP2014199354 A JP 2014199354A
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洋一 細川
Yoichi Hosokawa
洋一 細川
哲 及川
Satoru Oikawa
哲 及川
徳一 宮崎
Tokuichi Miyazaki
徳一 宮崎
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator in which the increase in the number of working electrodes is suppressed.SOLUTION: The optical modulator includes a substrate 1 having a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides formed thereon and a working electrode which is formed on the substrate and performs phase adjustment for at least one of the Mach-Zehnder optical waveguides. The working electrode comprises three kinds of working electrodes, and first working electrodes (a1 and a2) and second working electrodes (b1 and b2) are mutually different in length along two arms (20 and 21) of the Mach-Zehnder optical waveguides and are configured to perform push-pull operations in cooperation with respective arms, and third working electrodes (c1 and c2) are configured to perform phase adjustment in cooperation with at least a part of the first working electrode (a1) and/or the second working electrode (b2).

Description

本発明は、光変調器に関し、特に、複数のマッハツェンダー型光導波路を備え、各マッハツェンダー型光導波路間の位相調整を行う光変調器に関する。   The present invention relates to an optical modulator, and more particularly to an optical modulator that includes a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides and performs phase adjustment between the Mach-Zehnder optical waveguides.

通信トラフィックの増大に伴い、高速・大容量化が求められる次世代長距離大容量光通信システムでは、差動四相位相偏移変調(DQPSK)方式や直角位相振幅変調(QAM)方式等の多値変復調符号化技術の導入が検討されている。   In the next-generation long-distance large-capacity optical communication system that requires high speed and large capacity as communication traffic increases, there are many such as differential quadrature phase shift keying (DQPSK) and quadrature phase amplitude modulation (QAM). The introduction of a value modulation / demodulation coding technique is under consideration.

これらの変調を行う光変調器では、一つの基板に複数のマッハツェンダー型光導波路(MZ型光導波路)が並列に形成されており、各MZ型光導波路内の光変調や光位相差調整だけでなく、各MZ型光導波路間の光位相差調整を行う必要がある。   In an optical modulator that performs such modulation, a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides (MZ type optical waveguides) are formed in parallel on one substrate, and only optical modulation and optical phase difference adjustment in each MZ type optical waveguide are performed. Instead, it is necessary to adjust the optical phase difference between the MZ type optical waveguides.

特許文献1では、複数並列したMZ型光導波路を用いてQAM信号発生させる光変調器が開示され、各MZ型光導波路間の位相差調整が必要であることが開示され、各MZ型光導波路の各アームに光位相差を調整するためのオフセット電圧を印加することが開示されている。   Patent Document 1 discloses an optical modulator that generates QAM signals using a plurality of parallel MZ type optical waveguides, and discloses that phase difference adjustment between the MZ type optical waveguides is necessary. It is disclosed that an offset voltage for adjusting the optical phase difference is applied to each arm.

また、特許文献2には、光導波路間の光位相差調整を行う構成として、電極を入れ子状に構成し、電圧駆動をプッシュプルとすることで、低消費電力化を実現する技術が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a technique for realizing low power consumption by configuring the electrodes in a nested manner and performing voltage drive push-pull as a configuration for adjusting the optical phase difference between the optical waveguides. ing.

複数のMZ型光導波路を並列に配置した光変調器では、単一のMZ型光導波路内の2つのアーム(分岐導波路)間の位相差を調整することに加えて、それぞれのMZ型光導波路間における光位相差の調整が求められ、特許文献1のように、MZ型光導波路の数に応じて、位相差調整用の作用電極の数が増加し、作用電極を配置するスペースの確保が必要となる上、光変調器の設計に係る自由度も制限される。   In an optical modulator in which a plurality of MZ optical waveguides are arranged in parallel, in addition to adjusting the phase difference between two arms (branch waveguides) in a single MZ optical waveguide, each MZ optical waveguide Adjustment of the optical phase difference between the waveguides is required, and as in Patent Document 1, the number of working electrodes for phase difference adjustment increases according to the number of MZ type optical waveguides, and a space for arranging the working electrodes is secured. In addition, the degree of freedom in designing the optical modulator is limited.

特開2009−244682号公報JP 2009-244682 A 特許第3806043号公報Japanese Patent No. 3806043

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題を解決し、光位相差調整用の作用電極が占めるスペースを最小限に設定した光変調器を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to solve the above problems and provide an optical modulator in which the space occupied by the working electrode for optical phase difference adjustment is set to a minimum.

上記課題を解決するために、本発明の光変調器は、以下のような技術的特徴を有している。
(1) 複数のマッハツェンダー型光導波路を形成した基板と、該基板上に形成され、該マッハツェンダー型光導波路の少なくとも一つに位相調整を行う作用電極を有する光変調器において、該作用電極は3種類の作用電極を備え、第1作用電極と第2作用電極とは、該マッハツェンダー型光導波路の2つのアームに沿った長さが互いに異なると共に、各アームに対して協働してプッシュプル動作を行うよう構成され、第3作用電極は、該第1作用電極および/又は該第2作用電極の少なくとも一部と協働して位相調整を行うよう構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the optical modulator of the present invention has the following technical features.
(1) An optical modulator having a substrate on which a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides are formed and a working electrode formed on the substrate and performing phase adjustment on at least one of the Mach-Zehnder optical waveguides. Has three types of working electrodes, and the first working electrode and the second working electrode have different lengths along the two arms of the Mach-Zehnder type optical waveguide and cooperate with each other. Wherein the third working electrode is configured to perform phase adjustment in cooperation with at least a part of the first working electrode and / or the second working electrode. To do.

(2) 複数のマッハツェンダー型光導波路を形成した基板と、該基板上に形成され、該マッハツェンダー型光導波路の少なくとも一つに位相調整を行う作用電極を有する光変調器において、該作用電極は3種類の作用電極を備え、第1作用電極と第2作用電極とは、該マッハツェンダー型光導波路の2つのアームに沿った長さが互いに異なると共に、各アームに対して協働してプッシュプル動作を行うよう構成され、第3作用電極は、該第1作用電極および該第2作用電極の少なくとも一部と協働して位相調整を行うよう構成され、該第1作用電極と第2作用電極とは、該アームに沿った第1の領域で対向するように構成され、該アームに沿った他の第2の領域では、該第1作用電極と該第3作用電極が一方のアームに作用するように対向し、該第2作用電極と該第3作用電極が他方のアームに作用するように対向するように配置されていることを特徴とする。 (2) An optical modulator having a substrate on which a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides are formed and a working electrode formed on the substrate and performing phase adjustment on at least one of the Mach-Zehnder type optical waveguides. Has three types of working electrodes, and the first working electrode and the second working electrode have different lengths along the two arms of the Mach-Zehnder type optical waveguide and cooperate with each other. The third working electrode is configured to perform push-pull operation, and the third working electrode is configured to perform phase adjustment in cooperation with at least a part of the first working electrode and the second working electrode. The two working electrodes are configured to face each other in the first region along the arm, and in the other second region along the arm, the first working electrode and the third working electrode are one of the two working electrodes. Opposite to act on the arm , Characterized in that the second working electrode and the third working electrode is disposed so as to face to act on the other arm.

(3) 上記(2)に記載の光変調器において、該第1作用電極と第3作用電極とが対向している部分の電極の長さと、該第2作用電極と第3作用電極とが対向している部分の電極の長さとが等しくなるように設定されている。 (3) In the optical modulator described in (2) above, the length of the electrode where the first working electrode and the third working electrode are opposed to each other, and the second working electrode and the third working electrode are It is set so that the length of the electrode of the part which opposes becomes equal.

(4) 上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の光変調器において、該第3作用電極は接地電極であることを特徴とする。 (4) In the optical modulator according to any one of (1) to (3), the third working electrode is a ground electrode.

(5) 上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の光変調器において、該光変調器は四相位相偏移変調方式または直交振幅変調方式で動作していることを特徴とする。 (5) The optical modulator according to any one of (1) to (4), wherein the optical modulator operates in a four-phase phase shift keying method or a quadrature amplitude modulation method.

本発明の光変調器は、位相調整を行う作用電極は3種類の作用電極を備え、第1作用電極と第2作用電極とは、マッハツェンダー型光導波路の2つのアームに沿った長さが互いに異なると共に、各アームに対して協働してプッシュプル動作を行うよう構成され、第3作用電極は、該第1作用電極又は該第2作用電極の少なくとも一部と協働して位相調整を行うよう構成されているため、第3作用電極に対向する新たな別の作用電極を配置する必要が無く、作用電極が占めるスペース(特に、アームに沿った方向におけるスペース)を最小限に設定することが可能になる。   In the optical modulator of the present invention, the working electrode for adjusting the phase includes three kinds of working electrodes, and the first working electrode and the second working electrode have a length along two arms of the Mach-Zehnder type optical waveguide. The third working electrode is different from each other and configured to perform push-pull operation in cooperation with each arm, and the third working electrode cooperates with at least a part of the first working electrode or the second working electrode to adjust the phase. Since there is no need to arrange another working electrode facing the third working electrode, the space occupied by the working electrode (especially the space in the direction along the arm) is set to a minimum. It becomes possible to do.

本発明の光変調器に使用される作用電極の構成を示す図であり、第1の実施例を説明する図である。It is a figure which shows the structure of the working electrode used for the optical modulator of this invention, and is a figure explaining a 1st Example. 本発明の光変調器に使用される作用電極の構成を示す図であり、第2の実施例を説明する図である。It is a figure which shows the structure of the working electrode used for the optical modulator of this invention, and is a figure explaining a 2nd Example. 本発明の光変調器に使用される作用電極の構成を示す図であり、第3の実施例を説明する図である。It is a figure which shows the structure of the working electrode used for the optical modulator of this invention, and is a figure explaining a 3rd Example. 本発明の光変調器の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the optical modulator of this invention. 図5に示す光変調部を組み込んだ光変調器の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the optical modulator incorporating the optical modulation part shown in FIG.

以下、本発明について好適例を用いて説明する。図1〜3は、本発明の光変調器に使用される作用電極の構成を説明する図である。   Hereinafter, the present invention will be described using preferred examples. 1-3 is a figure explaining the structure of the working electrode used for the optical modulator of this invention.

本発明は、複数のマッハツェンダー型光導波路を形成した基板1と、該基板上に形成され、該マッハツェンダー型光導波路の少なくとも一つに位相調整を行う作用電極を有する光変調器において、該作用電極は3種類の作用電極を備え、第1作用電極(a1,a2)と第2作用電極(b1,b2)とは、該マッハツェンダー型光導波路の2つのアーム(20,21)に沿った長さが互いに異なると共に、各アームに対して協働してプッシュプル動作を行うよう構成され、第3作用電極(c1,c2)は、該第1作用電極(a1)および/又は該第2作用電極(b2)の少なくとも一部と協働して位相調整を行うよう構成されていることを特徴とする。   The present invention provides an optical modulator having a substrate 1 on which a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides are formed, and a working electrode formed on the substrate and performing phase adjustment on at least one of the Mach-Zehnder optical waveguides. The working electrode includes three types of working electrodes. The first working electrode (a1, a2) and the second working electrode (b1, b2) are along the two arms (20, 21) of the Mach-Zehnder type optical waveguide. The third working electrode (c1, c2) is configured to perform a push-pull operation in cooperation with each arm, and the third working electrode (c1, c2) has the first working electrode (a1) and / or the first working electrode. The phase adjustment is performed in cooperation with at least a part of the two working electrodes (b2).

本発明の光変調器に使用される基板としては、光変調が行われる部分や位相差調整が行われる部分には、電気光学効果を有する基板を使用する必要があり、例えばニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)等の単結晶材料やこれらの固溶体結晶材料を用いることができる。また、半導体やポリマーも電気光学効果を有する基板として使用することが可能である。他方、光変調や位相差調整を行う部分以外については、光導波路の分岐、合流、曲げなどに対して光の閉じ込めが強く、低損失な基板を用いることが好ましい。例えば、石英などを好適に使用した平面光波回路(PLC)を利用することが可能である。   As a substrate used in the optical modulator of the present invention, it is necessary to use a substrate having an electro-optic effect in a portion where light modulation is performed or a portion where phase difference adjustment is performed. For example, lithium niobate, tantalum Single crystal materials such as lithium oxide and PLZT (lead lanthanum zirconate titanate) and solid solution crystal materials thereof can be used. Semiconductors and polymers can also be used as substrates having an electro-optic effect. On the other hand, it is preferable to use a low-loss substrate with strong light confinement with respect to branching, joining, bending, etc. of the optical waveguide except for the portion that performs optical modulation and phase difference adjustment. For example, it is possible to use a planar lightwave circuit (PLC) that preferably uses quartz or the like.

光導波路は、例えば、チタンなどの高屈折率材料を基板に注入又は熱拡散することで形成することが可能である。また、基板に凹凸を形成し、リッジ型又はリブ型の光導波路を形成することも可能である。光変調部分では、光導波路に近接して変調電極(信号電極と接地電極)が形成される。位相差調整部分では、光導波路に近接して作用電極が配置される。Zカットの基板を用いる場合のように、光導波路の直上に電極を形成する場合などは、光導波路を伝播する光波の電極層への吸収を抑制するため、酸化シリコン(SiO)などからなるバッファ層を、光導波路上又は基板上に形成することが可能である。 The optical waveguide can be formed, for example, by injecting or thermally diffusing a high refractive index material such as titanium into the substrate. It is also possible to form a ridge type or rib type optical waveguide by forming irregularities on the substrate. In the light modulation portion, a modulation electrode (signal electrode and ground electrode) is formed in the vicinity of the optical waveguide. In the phase difference adjusting portion, the working electrode is disposed close to the optical waveguide. When an electrode is formed immediately above the optical waveguide as in the case of using a Z-cut substrate, it is made of silicon oxide (SiO 2 ) or the like in order to suppress absorption of the light wave propagating through the optical waveguide into the electrode layer. The buffer layer can be formed on the optical waveguide or on the substrate.

変調電極や作用電極を形成する際には、導電性金属で下地電極パターンを基板上に形成し、金メッキ処理などにより、必要な厚みの電極を形成する。Zカット基板の場合には、光導波路の上に信号電極や接地電極を配置するが、Xカット基板を用いる場合には、2つの作用電極を光導波路を挟むように対向して配置する。   When forming the modulation electrode and the working electrode, a base electrode pattern is formed on the substrate with a conductive metal, and an electrode having a necessary thickness is formed by gold plating or the like. In the case of a Z-cut substrate, a signal electrode and a ground electrode are arranged on the optical waveguide. However, in the case of using an X-cut substrate, two working electrodes are arranged to face each other with the optical waveguide interposed therebetween.

本発明の光変調器の特徴は、図1に示すように、単一のMZ型光導波路に対して、3つの第1作用電極A(a1,a2)、第2作用電極B(b1,b2)、第3作用電極C(c1,c2)を設けることで、同じMZ型光導波路内の2つのアーム(分岐導波路20,21)間および他のMZ型光導波路との間の光位相差を調整する。   As shown in FIG. 1, the optical modulator of the present invention is characterized by three first working electrodes A (a1, a2) and second working electrodes B (b1, b2) with respect to a single MZ type optical waveguide. ), By providing the third working electrode C (c1, c2), the optical phase difference between the two arms (branch waveguides 20, 21) in the same MZ type optical waveguide and between the other MZ type optical waveguides Adjust.

第1作用電極Aにおける、光導波路20に沿った部分は、a1であり、その長さはLである。また、第1作用電極Aにおける、光導波路21に沿った部分は、a2であり、その長さは「L−ΔL−Δl」(図1の場合、ΔLは、第3作用電極Cの長さであり、Δlは、第3作用電極C(c1)と第2作用電極B(b1)との隙間の長さである。)となる。   A portion of the first working electrode A along the optical waveguide 20 is a1, and its length is L. The portion of the first working electrode A along the optical waveguide 21 is a2, and its length is “L−ΔL−Δl” (in FIG. 1, ΔL is the length of the third working electrode C). Δl is the length of the gap between the third working electrode C (c1) and the second working electrode B (b1).

第2作用電極Bにおける、光導波路20に沿った部分は、b1であり、その長さは「L−ΔL−Δl」である。また、第2作用電極Bにおける、光導波路21に沿った部分は、b2であり、その長さはLとなる。   The portion along the optical waveguide 20 in the second working electrode B is b1, and its length is “L−ΔL−Δl”. In addition, the portion along the optical waveguide 21 in the second working electrode B is b2, and the length thereof is L.

本発明の光変調器に用いられる第1作用電極と第2作用電極とは、アーム(20,21)を挟んで対向する電極の長さが異なっている。また、図1は、第1作用電極と第2作用電極とが協働してアーム20とアーム21に印加する電界は互いに方向が異なり、所謂、プッシュプル動作が達成されている。このため、第1作用電極と第2作用電極の2つの電極で、2つのアームを伝搬する光波の位相を互いに異なる方向に調整でき、少ない電圧差で効率的に位相差の調整を行うことができる。   The first working electrode and the second working electrode used in the optical modulator of the present invention have different lengths of electrodes facing each other with the arms (20, 21) interposed therebetween. In FIG. 1, the electric fields applied to the arm 20 and the arm 21 are different from each other in cooperation with the first working electrode and the second working electrode, and a so-called push-pull operation is achieved. Therefore, the phase of the light wave propagating through the two arms can be adjusted in different directions by the two electrodes, the first working electrode and the second working electrode, and the phase difference can be adjusted efficiently with a small voltage difference. it can.

2つのアーム(分岐導波路20,21)の間の光位相差を調整するには、第1作用電極Aと第2作用電極Bに対してそれぞれ、ΔV1、−ΔV1のバイアス電圧を印加すれば良い。なお、バイアス電圧を最小にする必要が無い場合には、ΔV1、−ΔV1’と絶対値の異なる大きさの電圧を印加することも可能である。この電圧の印加により、各アーム(20,21)に、作用長が「L−ΔL−Δl」のバイアス電圧が印加されることとなる。   To adjust the optical phase difference between the two arms (branch waveguides 20 and 21), a bias voltage of ΔV1 and −ΔV1 is applied to the first working electrode A and the second working electrode B, respectively. good. When there is no need to minimize the bias voltage, it is possible to apply a voltage having a magnitude different from that of ΔV1 and −ΔV1 ′. By applying this voltage, a bias voltage having an action length of “L−ΔL−Δl” is applied to each arm (20, 21).

次に、MZ型光導波路間における位相差調整について説明する。第3作用電極C(c1)を第1作用電極A(a1)に対してアーム20を挟んで対向するように配置し、また、第3作用電極C(c2)を第2作用電極B(b2)に対してアーム21を挟んで対向するように配置している。   Next, phase difference adjustment between MZ type optical waveguides will be described. The third working electrode C (c1) is disposed so as to face the first working electrode A (a1) with the arm 20 interposed therebetween, and the third working electrode C (c2) is arranged to be the second working electrode B (b2). ) With the arm 21 in between.

仮に、他のMZ型光導波路間の位相差関係を調整しない場合は、2つのアームの光位相差調整のために、第1作用電極Aと第2作用電極Bに対して、各々ΔV1、−ΔV1のバイアス電圧を印加するだけで良い。   If the phase difference relationship between the other MZ type optical waveguides is not adjusted, ΔV1, −V is applied to the first working electrode A and the second working electrode B for adjusting the optical phase difference between the two arms. It is only necessary to apply a bias voltage of ΔV1.

もし、他MZ型光導波路との間の光位相差を調整する場合には、第1作用電極A、第2作用電極B、及び第3作用電極Cに対して、2つのアームの光位相差調整のためのバイアス電圧とは別に、バイアス電圧を印加する。   If the optical phase difference between the other MZ type optical waveguides is adjusted, the optical phase difference between the two arms with respect to the first working electrode A, the second working electrode B, and the third working electrode C. A bias voltage is applied separately from the bias voltage for adjustment.

上述のようなバイアス制御を行うには、該第1作用電極と第3作用電極とが対向している部分の電極の長さ(ΔL)と、該第2作用電極と第3作用電極とが対向している部分の電極の長さ(ΔL)とが等しくなるように設定されていることが好ましい。   In order to perform the bias control as described above, the length (ΔL) of the portion where the first working electrode and the third working electrode are opposed to each other, and the second working electrode and the third working electrode are It is preferable that the length (ΔL) of the electrodes in the facing portion is set to be equal.

具体的には、第1作用電極A、第2作用電極B、及び第3作用電極Cに対して、それぞれ、ΔV2、ΔV2、及び−ΔV3のバイアス電圧を印加する。この場合、領域1では第1作用電極Aと第2作用電極Bとがそれぞれ同電圧印加されるため、位相差に影響は無いが、領域2では、分岐導波路20および21の光位相が同方向にシフトするように作用する。   Specifically, bias voltages of ΔV2, ΔV2, and −ΔV3 are applied to the first working electrode A, the second working electrode B, and the third working electrode C, respectively. In this case, since the same voltage is applied to the first working electrode A and the second working electrode B in the region 1, the phase difference is not affected, but in the region 2, the optical phases of the branching waveguides 20 and 21 are the same. Acts to shift in the direction.

また、第3作用電極を接地電極と接続させることで、給電するバイアス電圧の種類の数を削減することも可能となる。   Further, by connecting the third working electrode to the ground electrode, it is possible to reduce the number of types of bias voltage to be fed.

図1乃至3において、第3作用電極は、第1作用電極と第2作用電極の2つに対向するように配置している。しかしながら、バイアス電圧制御が複雑化するが、第3作用電極を第1又は第2作用電極のいずれか一方のみに対向して配置し、第1〜3作用電極に印加するバイアス電圧を総合的に調整し、同じMZ型光導波路内の2つのアーム間の位相差調整と各MZ型光導波路間の位相差調整を共に行うことも可能である。   1 to 3, the third working electrode is disposed so as to face the first working electrode and the second working electrode. However, although the bias voltage control is complicated, the third working electrode is arranged to face only one of the first and second working electrodes, and the bias voltage applied to the first to third working electrodes is comprehensively determined. It is also possible to adjust both the phase difference adjustment between two arms in the same MZ type optical waveguide and the phase difference adjustment between each MZ type optical waveguide.

また、第3作用電極を第1又は第2作用電極のいずれか一方のみに対向して配置する場合には、図1乃至3のように、第1作用電極の長さをLと「L−ΔL−Δl」の2つの部分で、第2作用電極の長さをLと「L−ΔL−Δl」の2つの部分で構成するだけでなく、例えば、第1作用電極の長さをLとLの2つの部分とし、第2作用電極の長さを「L−ΔL−Δl」と「L−ΔL−Δl」の2つの部分とすることも可能である。   When the third working electrode is disposed to face only one of the first and second working electrodes, the length of the first working electrode is set to L and “L−” as shown in FIGS. Not only is the length of the second working electrode composed of two parts, “L-Δl-Δl”, but also the length of the first working electrode is represented by L, for example. The length of the second working electrode can be two portions of “L−ΔL−Δl” and “L−ΔL−Δl”.

図1の実施例では、第1作用電極への給電線を第2作用電極と第3作用電極との間を通過させて配線している。これ以外に、図2に示すように、第3作用電極への給電線を2つに分けることで、第1作用電極への給電線を迂回させ、第2作用電極と第3作用電極との隙間を小さくすることも可能である。   In the embodiment of FIG. 1, the power supply line to the first working electrode is routed between the second working electrode and the third working electrode. In addition to this, as shown in FIG. 2, by dividing the power supply line to the third working electrode into two, the power supply line to the first working electrode is bypassed, and the second working electrode and the third working electrode are It is also possible to reduce the gap.

図3の実施例では、第1作用電極と第2作用電極とを、光導波路の分岐部近傍まで配置した例を示している。   In the embodiment of FIG. 3, an example is shown in which the first working electrode and the second working electrode are arranged up to the vicinity of the branch portion of the optical waveguide.

図4は、光変調器の一部であり、4つのMZ型光導波路(各アームは、符号36〜43で示す。)を分岐導波路32と33、34と35を用いて2つの光波に合波する部分を示す図である。光導波路30と31との間で位相差調整を行う方法について説明する。上半分の光導波路には、第1作用電極(a1,a2)、第2作用電極(b1,b2)及び第3作用電極(c1,c2)が設けられており、これらに、ΔV2、ΔV2及び−ΔV3を各々に加えることで、第3作用電極の働きにより、光導波路30から出射する光波の位相を、光導波路31から出射する光波に対して、シフトさせることが可能となる。   FIG. 4 shows a part of the optical modulator. Four MZ type optical waveguides (each arm is indicated by reference numerals 36 to 43) are divided into two light waves using the branching waveguides 32 and 33 and 34 and 35. It is a figure which shows the part to multiplex. A method for adjusting the phase difference between the optical waveguides 30 and 31 will be described. The upper half of the optical waveguide is provided with a first working electrode (a1, a2), a second working electrode (b1, b2), and a third working electrode (c1, c2), and includes ΔV2, ΔV2, and By adding −ΔV3 to each, the phase of the light wave emitted from the optical waveguide 30 can be shifted with respect to the light wave emitted from the optical waveguide 31 by the action of the third working electrode.

図4の下側に配置される第1作用電極(x1,x2)と第2作用電極(y1,y2)は、光導波路34と35との間の光波の位相差を調整するために使用される。   The first working electrode (x1, x2) and the second working electrode (y1, y2) arranged on the lower side of FIG. 4 are used to adjust the phase difference of the light wave between the optical waveguides 34 and 35. The

図5は、4つの並列したMZ型光導波路(56〜63)に対して、3つのMZ型光導波路に上述した作用電極の構成を適用し、それぞれMZ型光導波路からの出力光の光位相差を調整可能としたものである。これにより、図4で示した、分岐導波路(32〜35)に配置される作用電極を削減することが可能となる。   FIG. 5 shows a configuration in which the above-described working electrode configuration is applied to three MZ type optical waveguides with respect to four parallel MZ type optical waveguides (56 to 63). The phase difference can be adjusted. As a result, the working electrodes arranged in the branch waveguides (32 to 35) shown in FIG. 4 can be reduced.

第3作用電極である「c1とc2」「f1とf2」又は「i1とi2」とは、各々独立したバイアス電圧が印加できるが、光導波路50と光導波路51から出射する光波の位相差を調整するためには、「c1とc2」及び「f1とf2」に同じバイアス電圧を印加する。   The third working electrodes “c1 and c2”, “f1 and f2”, or “i1 and i2” can be applied with independent bias voltages, but the phase difference between the light waves emitted from the optical waveguide 50 and the optical waveguide 51 is determined. In order to adjust, the same bias voltage is applied to “c1 and c2” and “f1 and f2”.

なお、本発明の電極構造は全てのMZ型光導波路に適用する必要は無く、例えば光導波路50と光導波路51から出射する光波の位相差を調整する必要が無い場合は、「c1とc2」もしくは「f1およびf2」のどちらか一つが不要となるように、光位相差調整機能が必要な部分にのみ適用すれば良い。   The electrode structure of the present invention does not need to be applied to all MZ type optical waveguides. For example, when there is no need to adjust the phase difference between the light waves emitted from the optical waveguide 50 and the optical waveguide 51, “c1 and c2”. Alternatively, it may be applied only to a portion where the optical phase difference adjustment function is necessary so that one of “f1 and f2” is not necessary.

図4又は図5で示したように、本発明の光変調器は、複数のMZ型光導波路を並列に配置するものに好適に適用することが可能であり、特に、四相位相偏移変調方式または直交振幅変調方式などに利用することが可能である。図6は、図5で示した変調回路の前後に、PLC(Planar Lightwave Circuit、平面光回路)3,4を接続した光変調器の全体の概略を示している。   As shown in FIG. 4 or FIG. 5, the optical modulator of the present invention can be suitably applied to a configuration in which a plurality of MZ type optical waveguides are arranged in parallel, and in particular, four-phase phase shift keying. It can be used for a method or a quadrature amplitude modulation method. FIG. 6 shows an outline of an entire optical modulator in which PLCs (Planar Lightwave Circuits) 3 and 4 are connected before and after the modulation circuit shown in FIG.

ただし、本発明の本質は並列に配置された光導波路を伝播するそれぞれの光の位相差を調整できる点に特徴を有するため、並列したMZ型光導波路以外の構成、例えば、カプラ構造などにも適用可能である。   However, since the essence of the present invention is characterized in that the phase difference of each light propagating through the optical waveguides arranged in parallel can be adjusted, the configuration other than the parallel MZ type optical waveguides, for example, a coupler structure, etc. Applicable.

また、本発明の構造は光の合波までの光路長が非対称の場合にも適用可能である。   The structure of the present invention can also be applied to cases where the optical path length until light multiplexing is asymmetric.

以上の図は、電気光学効果を有する基板にX−cutのLN基板を用いる構成を示しているが、Z−cutのLN基板を用いても良い。   Although the above drawings show a configuration in which an X-cut LN substrate is used as a substrate having an electro-optic effect, a Z-cut LN substrate may be used.

以上、本発明について実施例を基に説明したが、本発明はこれらに限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能であることはいうまでもない。   Although the present invention has been described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be appropriately changed in design without departing from the gist of the present invention.

本発明によれば、作用電極の数の増加を抑制した光変調器を提供することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical modulator that suppresses an increase in the number of working electrodes.

1 基板
2,20〜63 光導波路
3,4 PLC
a1,a2 第1作用電極
b1,b2 第2作用電極
c1,c2 第3作用電極
1 Substrate 2, 20-63 Optical waveguide 3, 4 PLC
a1, a2 first working electrode b1, b2 second working electrode c1, c2 third working electrode

Claims (5)

複数のマッハツェンダー型光導波路を形成した基板と、
該基板上に形成され、該マッハツェンダー型光導波路の少なくとも一つに位相調整を行う作用電極を有する光変調器において、
該作用電極は3種類の作用電極を備え、第1作用電極と第2作用電極とは、該マッハツェンダー型光導波路の2つのアームに沿った長さが互いに異なると共に、各アームに対して協働してプッシュプル動作を行うよう構成され、
第3作用電極は、該第1作用電極および/又は該第2作用電極の少なくとも一部と協働して位相調整を行うよう構成されていることを特徴とする光変調器。
A substrate on which a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides are formed;
In an optical modulator having a working electrode formed on the substrate and performing phase adjustment on at least one of the Mach-Zehnder optical waveguides,
The working electrode includes three types of working electrodes. The first working electrode and the second working electrode have different lengths along the two arms of the Mach-Zehnder optical waveguide, and cooperate with each arm. Configured to work and perform push-pull operation,
The third working electrode is configured to perform phase adjustment in cooperation with at least a part of the first working electrode and / or the second working electrode.
複数のマッハツェンダー型光導波路を形成した基板と、
該基板上に形成され、該マッハツェンダー型光導波路の少なくとも一つに位相調整を行う作用電極を有する光変調器において、
該作用電極は3種類の作用電極を備え、第1作用電極と第2作用電極とは、該マッハツェンダー型光導波路の2つのアームに沿った長さが互いに異なると共に、各アームに対して協働してプッシュプル動作を行うよう構成され、
第3作用電極は、該第1作用電極および該第2作用電極の少なくとも一部と協働して位相調整を行うよう構成され、
該第1作用電極と第2作用電極とは、該アームに沿った第1の領域で対向するように構成され、
該アームに沿った他の第2の領域では、該第1作用電極と該第3作用電極が一方のアームに作用するように対向し、該第2作用電極と該第3作用電極が他方のアームに作用するように対向するように配置されていることを特徴とする光変調器。
A substrate on which a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides are formed;
In an optical modulator having a working electrode formed on the substrate and performing phase adjustment on at least one of the Mach-Zehnder optical waveguides,
The working electrode includes three types of working electrodes. The first working electrode and the second working electrode have different lengths along the two arms of the Mach-Zehnder optical waveguide, and cooperate with each arm. Configured to work and perform push-pull operation,
The third working electrode is configured to perform phase adjustment in cooperation with at least a portion of the first working electrode and the second working electrode;
The first working electrode and the second working electrode are configured to face each other in a first region along the arm,
In the other second region along the arm, the first working electrode and the third working electrode are opposed to act on one arm, and the second working electrode and the third working electrode are on the other side. An optical modulator characterized in that the optical modulator is disposed so as to oppose the arm.
請求項2に記載の光変調器において、
該第1作用電極と第3作用電極とが対向している部分の電極の長さと、該第2作用電極と第3作用電極とが対向している部分の電極の長さとが等しくなるように設定されていることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to claim 2.
The length of the electrode where the first working electrode and the third working electrode face each other is equal to the length of the electrode where the second working electrode and the third working electrode face each other. An optical modulator characterized by being set.
請求項1乃至3のいずれかに記載の光変調器において、
該第3作用電極は接地電極であることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to any one of claims 1 to 3,
The optical modulator, wherein the third working electrode is a ground electrode.
請求項1乃至4のいずれかに記載の光変調器において、
該光変調器は四相位相偏移変調方式または直交振幅変調方式で動作していることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to any one of claims 1 to 4,
The optical modulator is operated by a four-phase phase shift keying method or a quadrature amplitude modulation method.
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