JP2018146613A - Optical modulator and optical modulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光変調器及び光変調方法に関する。 The present invention relates to an optical modulator and an optical modulation method.
100GbpS等の高速光伝送システムにおいて、半導体基板上に種々の光学素子が形成された光導波路基板を有するデジタルコヒーレント光トランシーバが使用されている(例えば、特許文献1及び2を参照)。半導体基板上に種々の光学素子が形成された光導波路基板は、平面型導波路とも称される。平面型導波路は、光方向性結合器(optical directional coupler)、偏波ビームスプリッタ(polarization-beam splitter、PBS)及光90度ハイブリッド回路等の光学素子が形成された基板である。単一の基板上に複数の素子を形成可能な平面型導波路を採用することで、光変調器を含むデジタルコヒーレント光トランシーバは、小型化される。
In a high-speed optical transmission system such as 100 GbpS, a digital coherent optical transceiver having an optical waveguide substrate in which various optical elements are formed on a semiconductor substrate is used (see, for example,
また、デジタルコヒーレント光トランシーバは、光源が出力した光を送信光として使用すると共に、光源が出力された光の一部の光をビームスプリッタ等で分割してローカル光として使用することで、更に小型化されると共に低消費電力化できる。送信光の一部をローカル光として使用することで、送信光の光出力パワーが低下することを防止するため、送信光は、光変調器で変調された後にエルビウム添加光ファイバー増幅器(erbium doped fiber amplifier、EDFA)等の増幅器によって増幅される。EDFAは、エルビウムイオン(Er+3)がコアにドープされた数mの長さのエルビウムドープ光ファイバを含み、エルビウムイオン(Er+3)を励起光で励起することで、1.55μm帯の光を増幅する増幅器である。光源から出力された送信光は、光変調器で変調された後に励起光と合波してEDFAで増幅されることにより、所望の光増幅特性が実現される。 In addition, the digital coherent optical transceiver uses the light output from the light source as transmission light, and a part of the light output from the light source is divided by a beam splitter or the like to be used as local light. Power consumption can be reduced. In order to prevent the optical output power of the transmitted light from being reduced by using a part of the transmitted light as local light, the transmitted light is modulated by the optical modulator and then erbium doped fiber amplifier. , EDFA) or the like. EDFA includes an erbium-doped optical fiber of erbium ions (Er +3) is a length of several m doped in the core, by exciting erbium ions (Er +3) by the excitation light, the 1.55μm band It is an amplifier that amplifies light. The transmission light output from the light source is modulated by the optical modulator, then combined with the excitation light and amplified by the EDFA, thereby realizing a desired optical amplification characteristic.
しかしながら、EDFAに含まれるエルビウムドープ光ファイバは、一般に数mの長さを有するので、EDFAによって送信光を増幅するデジタルコヒーレント光トランシーバは、小型化が容易ではない。 However, since the erbium-doped optical fiber included in the EDFA generally has a length of several meters, the digital coherent optical transceiver that amplifies the transmission light by the EDFA is not easy to downsize.
一実施形態では、小型で且つ良好な光増幅特性を得ることができる光変調器を提供することを目的とする。 In one embodiment, an object is to provide an optical modulator that is small in size and can obtain good optical amplification characteristics.
1つの態様では、光変調器は、入力される光を少なくとも2つの光に分波する分波部と、分波部によって分波された光を変調する変調部と、変調部によって変調された光を合波して、合波した光を送信光として出力する合波部とを有する。合波部は、所定の周波数を有する光を増幅する希土類イオンがドープされた光導波路と、光導波路に希土類イオンを励起する励起光を導入する導入ポートとを有する。 In one aspect, the optical modulator is modulated by the demultiplexing unit that demultiplexes the input light into at least two lights, the modulation unit that modulates the light demultiplexed by the demultiplexing unit, and the modulation unit A combining unit that combines the light and outputs the combined light as transmission light. The multiplexing unit includes an optical waveguide doped with rare earth ions that amplifies light having a predetermined frequency, and an introduction port that introduces excitation light that excites rare earth ions into the optical waveguide.
一実施形態では、小型で且つ良好な光増幅特性を得ることができる。 In one embodiment, a small size and good optical amplification characteristics can be obtained.
以下図面を参照して、実施形態に係る光変調器及び光変調方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。 Hereinafter, an optical modulator and an optical modulation method according to an embodiment will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments.
(実施形態に係る光変調器に関連する光変調器)
実施形態に係る光変調器及び光変調方法について説明する前に、実施形態に係る光変調器に関連する光変調器について説明する。
(Optical modulator related to the optical modulator according to the embodiment)
Before describing the optical modulator and the optical modulation method according to the embodiment, an optical modulator related to the optical modulator according to the embodiment will be described.
図1(a)は関連する光変調器を含むデジタルコヒーレント光トランシーバのブロック図であり、図1(b)は図1(a)に示すEDFAの内部ブロック図である。 FIG. 1A is a block diagram of a digital coherent optical transceiver including an associated optical modulator, and FIG. 1B is an internal block diagram of the EDFA shown in FIG.
デジタルコヒーレント光トランシーバ900は、デジタル信号処理装置(digital signal processor、DSP)901と、デジタルアナログ変換器902と、アナログデジタル変換器903とを有する。デジタルコヒーレント光トランシーバ900は、光源911と、半導体光増幅器(semiconductor optical amplifier、SOA)912と、ビームスプリッタ913と、変調ドライバ914と、光変調器915と、EDFA916とを更に有する。デジタルコヒーレント光トランシーバ900は、受信フロントエンド917を更に有する。
The digital coherent optical transceiver 900 includes a digital signal processor (DSP) 901, a digital /
DSP901は、デジタル送信信号Tx1〜Tx_nが入力され、入力されたデジタル送信信号Tx1〜Tx_nに対応するデータに所定の処理を実行して、所定の処理を実行したデータを示すデジタル送信信号をデジタルアナログ変換器902に出力する。また、DSP901は、アナログデジタル変換器903からデジタル受信信号が入力され、入力されたデジタル受信信号に対応するデータに所定の処理を実行して、所定の処理を実行したデータを示すデジタル受信信号Rx1〜Rx_nを出力する。デジタルアナログ変換器902は、DSP901から入力されるデジタル送信信号をデジタル‐アナログ変換してアナログ送信信号を生成し、生成したアナログ送信信号を変調ドライバ914に出力する。アナログデジタル変換器903は、受信フロントエンド917から入力されるアナログ受信信号をアナログ‐デジタル変換してデジタル送信信号を生成し、生成したデジタル受信信号をDSP901に出力する。
The DSP 901 receives the digital transmission signals Tx1 to Tx_n, performs predetermined processing on the data corresponding to the input digital transmission signals Tx1 to Tx_n, and converts the digital transmission signal indicating the data subjected to the predetermined processing to digital analog Output to the
光源911は、例えば、分布帰還型(distributed feedback、DFB)レーザ、SG−DBR(sampled grating-distributed bragg reflector)レーザ、リング共振器レーザ等であり、所望の光学特性を有するコヒーレント光を出力するレーザである。光源911が出力するコヒーレント光は、例えば、1.55μm帯の光である。
The
SOA912は、GaAs/AlGaAs等の半導体材料から形成され、光源911から入力されるコヒーレント光を増幅する増幅器である。ビームスプリッタ913は、例えば、互いの傾斜面を接合した一対のプリズムであり、SOA912によって増幅されたコヒーレント光を所定の比率で2つの光に1対1の比率で分割する。ビームスプリッタ913は、分割した一方の光を光変調器915に出力すると共に、分割した他方の光を受信フロントエンド917に出力する。変調ドライバ914は、デジタルアナログ変換器902から入力されたアナログ送信信号を光変調器915に出力する。光変調器915は、変調ドライバ914を介して入力されたアナログ送信信号に基づいて、光源911から出力されたコヒーレント光を変調した変調光をEDFA916に出力する。SOA912、ビームスプリッタ913、及び変調ドライバ914の構造及び機能は、広く知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。光変調器915は、例えば、平面光回路(planar lightwave circuit、PLC)及びLN素子で形成され、コヒーレント光を四位相偏移変調(quaternary phase-shift keying、QPSK)して変調光を生成する。
The SOA 912 is an amplifier that is formed of a semiconductor material such as GaAs / AlGaAs and amplifies coherent light input from the
図2は、光変調器915の内部ブロック図である。
FIG. 2 is an internal block diagram of the
光変調器915は、ビームスプリッタ930と、第1QPSK回路931と、第2QPSK回路932と、偏波回転器933と、偏波ビームコンバイナ(polarization beam combiner、PBC)934とを有する。ビームスプリッタ930は、ビームスプリッタ913から入力される光を1対1で分割して、分割した光を第1QPSK回路931及び第2QPSK回路932のそれぞれに出力する。第1QPSK回路931及び第2QPSK回路932のそれぞれは、ビームスプリッタ930から入力された光に四位相偏移変調を実行する。第1QPSK回路931は四位相偏移変調した光を偏波回転器933に出力し、第2QPSK回路932は四位相偏移変調した光をPBC934に出力する。偏波回転器933は、第1QPSK回路931から入力された光を90度偏波し、偏波した光をPBC934に出力する。PBC934は、第2QPSK回路932及び偏波回転器933のそれぞれから入力される光を合波し、合波した光をDFA916に出力する。ビームスプリッタ930、第1QPSK回路931、第2QPSK回路932、偏波回転器933及びPBC934の構造及び機能は、広く知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
EDFA916は、励起光レーザ921と、合波器922と、光増幅用ファイバ923とを有する。励起光レーザ921は、例えば、分布帰還型レーザ、SG−DBRレーザ、リング共振器レーザ等であり、0.98μm帯又は1.48μm帯のエルビウムイオン(Er+3)を励起するための励起光を生成し、生成した励起光を合波器922に出力する。合波器922は、例えば、WDMカプラであり、光変調器915から入力される変調光と励起光レーザ921から入力される励起光を合波して光増幅用ファイバ923に出力する。光増幅用ファイバ923は、例えば、エルビウムイオン(Er+3)をコアにドープされた数mの長さの光ファイバであり、励起光レーザ921から励起光が入力されるときに、1.55μm帯の光を増幅する増幅器である。受信フロントエンド917は、複数の光学素子が形成された平面型導波路であり、例えばQPSKによって変調された受信光を復調し、復調した光信号を電気信号に変換する。
The EDFA 916 includes a
デジタルコヒーレント光トランシーバ900は、光源911が出力された光の一部の光をビームスプリッタ913で分割してローカル光として使用することで、小型化されると共に低消費電力化できる。また、デジタルコヒーレント光トランシーバ900は、光変調器915で変調された送信光をEDFA916が増幅することで、送信光の光出力パワーが低下することを防止することができる。
The digital coherent optical transceiver 900 can be reduced in size and power consumption by dividing a part of the light output from the
しかしながら、EDFA916に含まれる光増幅用ファイバ923は、数mの長さを有するので、デジタルコヒーレント光トランシーバは、小型化が容易ではない。
However, since the
(実施形態に係る光変調器の概要)
実施形態に係る光変調器は、入力される光を少なくとも2つの光に分波する分波部と、分波部によって分波された光を変調する変調部と、変調部によって変調された光を合波して、合波した光を送信光として出力する合波部とを有する。実施形態に係る光変調器の合波部は、所定の周波数を有する光を増幅する希土類イオンがドープされた光導波路と、光導波路に希土類イオンを励起する励起光を導入する導入ポートとを有する。実施形態に係る光変調器は、このような構成を有することで、光変調機能と共に光増幅機能を共用することができる。実施形態に係る光変調器が光変調機能と光増幅機能とを共用することができるので、デジタルコヒーレント光トランシーバは、EDFAを省略することができる。デジタルコヒーレント光トランシーバは、サイズが大きいEDFAを省略することで、サイズを小さくすることができる。
(Outline of Optical Modulator According to Embodiment)
The optical modulator according to the embodiment includes a demultiplexing unit that demultiplexes input light into at least two lights, a modulation unit that modulates light demultiplexed by the demultiplexing unit, and light modulated by the modulation unit And a multiplexing unit that outputs the combined light as transmission light. The multiplexing unit of the optical modulator according to the embodiment includes an optical waveguide doped with rare earth ions that amplifies light having a predetermined frequency, and an introduction port that introduces excitation light that excites rare earth ions into the optical waveguide. . By having such a configuration, the optical modulator according to the embodiment can share the optical amplification function together with the optical modulation function. Since the optical modulator according to the embodiment can share the optical modulation function and the optical amplification function, the digital coherent optical transceiver can omit the EDFA. The digital coherent optical transceiver can be reduced in size by omitting the large EDFA.
(第1実施形態に係る光変調器の構成及び機能)
図3は第1実施形態に係る光変調器1を含むデジタルコヒーレント光トランシーバのブロック図であり、図4は光変調器1の内部ブロック図である。
(Configuration and Function of Optical Modulator According to First Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram of a digital coherent optical transceiver including the
デジタルコヒーレント光トランシーバ100は、DSP101と、デジタルアナログ変換器102と、アナログデジタル変換器103とを有する。デジタルコヒーレント光トランシーバ100は、光源111と、SOA112と、ビームスプリッタ113と、変調ドライバ114と、光変調器1と、受信フロントエンド117と、励起レーザ118を更に有する。
The digital coherent optical transceiver 100 includes a DSP 101, a digital /
DSP101〜アナログデジタル変換器103の構成及び機能は、DSP901〜アナログデジタル変換器903の構成及び機能と同様である。また、光源111、SOA112、変調ドライバ114及び受信フロントエンド117の構成及び機能は、光源911、SOA912、変調ドライバ914及び受信フロントエンド917の構成及び機能と同様である。よって、DSP101〜アナログデジタル変換器103、光源111、SOA112、変調ドライバ114及び受信フロントエンド117の構成及び機能については、ここでは詳細な説明は省略する。
The configuration and function of the DSP 101 to analog-
ビームスプリッタ113は、例えば、互いの傾斜面を接合した一対のプリズムであり、SOA112によって増幅されたコヒーレント光を所定の比率で2つの光に100対1の比率で分割する。ビームスプリッタ913は、比率が1である方の光を光変調器115に出力すると共に、比率が100である方の光を受信フロントエンド117に出力する。
The
励起レーザ118は、例えば、分布帰還型レーザ、SG−DBRレーザ、リング共振器レーザ等である。励起レーザ118は、0.98μm帯又は1.48μm帯のエルビウムイオン(Er+3)を励起するための励起光を生成し、生成した励起光を光変調器1に出力する。励起レーザ118が生成する励起光は、例えば、P波成分及びS波成分のそれぞれが50%に設定される。一例では、励起光は、45度ねじられたファイバに導入されることで、P波成分及びS波成分のそれぞれが50%に設定される。他の例では、励起光は、1/2波長板に導入されることで、P波成分及びS波成分のそれぞれが50%に設定される。なお、励起レーザ118は、発熱するので、光変調器1の外に配置されることが好ましい。
The
光変調器1は、ビームスプリッタ10と、第1QPSK回路11と、第2QPSK回路12と、偏波回転器13と、PBC14と、第1ドープ導波路15と、第2ドープ導波路16と、光方向性結合器17とを有する。ビームスプリッタ10は、入力される光を少なくとも2つの光に分波する分波部であり、第1QPSK回路11、第2QPSK回路12、及び偏波回転器13は分波部によって分波された光を変調する変調部である。PBC14、第1ドープ導波路15、第2ドープ導波路16及び光方向性結合器17は、変調部によって変調された光を合波して、合波した光を送信光として出力する合波部である。
The
ビームスプリッタ1は、ビームスプリッタ14から入力される光を1対1で分割して、分割した光を第1QPSK回路11及び第2QPSK回路12のそれぞれに出力する。第1QPSK回路11及び第2QPSK回路12のそれぞれは、ビームスプリッタ10から入力された光に四位相偏移変調を実行する。第1QPSK回路11は四位相偏移変調した光を偏波回転器13に出力し、第2QPSK回路932は四位相偏移変調した光を第1ドープ導波路15を介してPBC14に出力する。
The
偏波回転器13は、第1QPSK回路11から入力された光を90度偏波し、偏波した光を第1ドープ導波路15を介してPBC14に出力する。PBC14は、第2QPSK回路12及び偏波回転器13のそれぞれから入力される光を合波し、合波した光をDFA916に出力する。
The
ビームスプリッタ10、第1QPSK回路11、第2QPSK回路12、偏波回転器13及びPBC14の構造及び機能は、広く知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。
Since the structures and functions of the
図5(a)は第1ドープ導波路15の一例の斜視図であり、図5(b)は図5(a)に示す第1ドープ導波路15の正面図である。図5(c)は第1ドープ導波路15の他の例の斜視図であり、図5(d)は図5(c)に示す第1ドープ導波路15の正面図である。
FIG. 5A is a perspective view of an example of the first
第1ドープ導波路15は、エルビウムイオン(Er+3)がドープされた導波路型EDFAであり、EDWAとも称される。第1ドープ導波路15は、図5(a)及び5(b)に示すようにリッジ型であってもよく、図5(c)及び5(d)に示すように埋め込み型であってもよい。第1ドープ導波路15の比屈折率差は、光変調器1が石英系の基板であるとき0.5%〜1%程度であり、光変調器1がシリコンフォトニクス系の基板であるとき35%程度である。
The first
第1ドープ導波路15がリッジ型であるとき、サイズを大きくできると共に、設計性が簡易になる。一方、第1ドープ導波路15が埋め込み型であるとき、サイズを小さくなる。第1ドープ導波路15のモードフィールド径は、例えば5μmである。従来の導波路のモードフィールド径は、10μm程度であるので、第1ドープ導波路15のモードフィールド径は、従来の導波路のモードフィールド径の略半分である。第1ドープ導波路15は、受信光だけでなく、受信光よりも短波長である励起光も導波させるために、モードフィールド径は従来の半分程度にするとよい。エルビウムイオン(Er+3)は、結晶成長時に第1ドープ導波路15にドープされてもよく、結晶成長後に第1ドープ導波路15にドープされてもよい。
When the first
第2ドープ導波路16は、第1ドープ導波路15と同様の構造を有するので、第2ドープ導波路16の構造については、ここでは説明を省略する。
Since the second
図6は、第1ドープ導波路15、第2ドープ導波路16及び光方向性結合器17の動作を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining operations of the first
光方向性結合器17は、第1導波路171と、第2導波路172と、第1ポート173と、第2ポート174と、第3ポート175と、第4ポート176とを有する。第1ポート173は第1導波路171の一端に配置され、第2ポート174は第2導波路172の一端に配置され、第3ポート175は第1導波路171の他端に配置され、第4ポート176は第2導波路172の他端に配置される。
The optical
第1ポート173はPBC14に接続され、第3ポート175は送信光が出力され、第4ポート176は励起レーザ118が生成した励起光が入力される。第4ポート176から入力された励起光は、第1ポート173及びPCB14を介して第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16のそれぞれに50%ずつ導入される。第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16は、励起光が導入されることで、第1QPSK回路11及び第2QPSK回路12から出力された光P1及びP2を増幅する増幅器として機能する。
The
第1QPSK回路11から出力される光P1は、第1ドープ導波路15において増幅される。また、第2QPSK回路12から出力される光P1は、第2ドープ導波路16において増幅される。
The light P1 output from the
(第1実施形態に係る光変調器の作用効果)
光変調器1は、第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16において増幅された光を送信光として使用するので、デジタルコヒーレント光トランシーバ100は、光変調器915から出力される送信光を増幅するEDFAを省略することができる。デジタルコヒーレント光トランシーバ100は、EDFAを省略することができるので、小型化することができる。
(Operational effect of the optical modulator according to the first embodiment)
Since the
(第2実施形態に係る光変調器の構成及び機能)
図7は、第2実施形態に係る光変調器2の内部ブロック図である。
(Configuration and function of optical modulator according to second embodiment)
FIG. 7 is an internal block diagram of the
光変調器2は、光方向性結合器17を有さないことが光変調器1と相違する。また、光変調器2は、励起レーザ118が生成した励起光がPBC14に入力されることが光変調器1と相違する。PBC14以外の光変調器2の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光変調器1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明を省略する。
The
図8は、第1ドープ導波路15、第2ドープ導波路16及びPBC14の動作を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the first
PBC14は、第1導波路141と、第2導波路142と、第1ポート143と、第2ポート144と、第3ポート145と、第4ポート146とを有する。第1ポート143は第1導波路141の一端に配置され、第2ポート144は第2導波路142の一端に配置され、第3ポート145は第1導波路141の他端に配置され、第4ポート146は第2導波路142の他端に配置される。
The
第1ポート143は第1ドープ導波路15に接続され、第2ポート144は第2ドープ導波路16に接続される。第3ポート145は送信光が出力され、第4ポート146は励起レーザ118が生成した励起光が入力される。第4ポート146から入力された励起光は、第1ポート173を介して第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16のそれぞれに50%ずつ導入される。第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16は、励起光が導入されることで、第1QPSK回路11及び第2QPSK回路12から出力された光P1及びP2を増幅する増幅器として機能する。
The
(第2実施形態に係る光変調器の作用効果)
光変調器2は、新たな素子を追加することなく、PBC14の余剰ポートである第4ポート146を介して励起光に導入して第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16を増幅器として機能させることができる。
(Operational effect of the optical modulator according to the second embodiment)
The
(第3実施形態に係る光変調器の構成及び機能)
図9は、第3実施形態に係る光変調器3の内部ブロック図である。
(Configuration and Function of Optical Modulator According to Third Embodiment)
FIG. 9 is an internal block diagram of the optical modulator 3 according to the third embodiment.
光変調器3は、放射光検出センサ18を有することが光変調器2と相違する。放射光検出センサ18以外の光変調器3の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光変調器2の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明を省略する。
The optical modulator 3 is different from the
図10(a)は第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16と、放射光検出センサ18との配置関係を示す図である。図10(b)は第1ドープ導波路15、第2ドープ導波路16及び放射光検出センサ18の概略斜視図であり、図10(c)は第1ドープ導波路15、第2ドープ導波路16及び放射光検出センサ18を含む断面図である。
FIG. 10A is a diagram showing the positional relationship between the first
放射光検出センサ18は、例えば、フォトダイオードであり、第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16の双方を覆うように配置され、第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16から放射される放射光を検出する。
The synchrotron
放射光検出センサ18は検出した放射光の強度を不図示の利得制御部に出力し、利得制御部は放射光検出センサ18から入力された放射光の強度に応じて、励起レーザ118を制御する。
The emitted
(第3実施形態に係る光変調器の作用効果)
光変調器3は、第1ドープ導波路15及び第2ドープ導波路16から放射される放射光を検出する放射光検出センサ18を有するので、送信光の一部をビームスプリッタ等により分割して送信光の強度を測定しなくてよい。光変調器3は、送信光の一部を分割することなく送信光の強度を測定できるので、強度を測定のために送信光が低下するおそれはない。
(Operational effects of the optical modulator according to the third embodiment)
Since the optical modulator 3 includes the
(実施形態に係る光変調器と他の技術との比較)
表1は、実施形態に係る光変調器と他の技術との比較を示す。表1において、EDFAはEDFAにより光を増幅したときの特性を示し、SOAはSOAにより光を増幅したときの特性を示し、EDWAは実施形態に係る光変調器の特性を示す。
(Comparison of optical modulator according to the embodiment and other technologies)
Table 1 shows a comparison between the optical modulator according to the embodiment and other technologies. In Table 1, EDFA indicates characteristics when light is amplified by EDFA, SOA indicates characteristics when light is amplified by SOA, and EDWA indicates characteristics of the optical modulator according to the embodiment.
EDFAにより光を増幅したとき、光利得性、NF特性、効率及びフレキシブル性は、非常に良い。しかしながら、EDFAは、数mの長さの光ファイバを有するので、サイズが大きくなるという課題がある。SOAにより光を増幅したとき、光利得性は非常に良く且つ小型化が可能であるが、SOAは、パターン効果により波形が劣化するため変調器で変調された光信号の増幅に使用することは好ましくないという課題がある。 When light is amplified by EDFA, optical gain, NF characteristics, efficiency and flexibility are very good. However, since the EDFA has an optical fiber having a length of several meters, there is a problem that the size is increased. When the light is amplified by the SOA, the optical gain is very good and the size can be reduced. However, since the waveform deteriorates due to the pattern effect, the SOA can be used to amplify the optical signal modulated by the modulator. There is a problem that it is not preferable.
EDWAにより光を増幅する実施形態に係る光変調器は、1つの周波数帯のみを増幅するデジタルコヒーレント用の光受信器であるので、光利得特性は良好になる。また、実施形態に係る光変調器は、送信側の光増幅であるため光SNは高く、雑音光の影響は無視可能である。また、第2実施形態及び第3実施形態に係る光変調器は、予めある方向性結合部の余剰ポートを利用することで、WDMカプラ等の合波器を不要である。また、実施形態に係る光受信装置は、単一の励起光源で実挿入損失なく複数光路を増幅する構造となるため、励起効率が向上する。また、実施形態に係る光受信装置は、後方励起するので、さらに励起効率は向上する。実施形態に係る光変調器は、エルビウムイオン(Er+3)がドープされた導波路型EDFAが、デジコヒ送受信機用として導波路で製作された変調器と一体化構造化されるので、フレキシブル性が高い。 Since the optical modulator according to the embodiment that amplifies light by EDWA is a digital coherent optical receiver that amplifies only one frequency band, the optical gain characteristic is improved. Further, since the optical modulator according to the embodiment is optical amplification on the transmission side, the optical SN is high and the influence of noise light can be ignored. In addition, the optical modulators according to the second and third embodiments do not require a multiplexer such as a WDM coupler by using a surplus port of a certain directional coupling unit in advance. In addition, since the optical receiver according to the embodiment has a structure in which a plurality of optical paths are amplified with a single excitation light source without actual insertion loss, excitation efficiency is improved. Moreover, since the optical receiver according to the embodiment performs backward pumping, the pumping efficiency is further improved. The optical modulator according to the embodiment is flexible because a waveguide type EDFA doped with erbium ions (Er +3 ) is integrated with a modulator manufactured with a waveguide for a digital transmission / reception device. Is expensive.
(実施形態に係る光変調器の変形例)
光変調器1〜3では、エルビウムイオン(Er+3)がドープされた導波路型EDFAが使用されるが、実施形態に係る光変調器では、プラセオジムイオン(Pr+3)等の他の希土類イオンがドープされた導波路型EDFAが使用されてもよい。
(Modification of Optical Modulator According to Embodiment)
In the
また、光変調器1〜3では、変調部は、第1QPSK回路11及び第2QPSK回路12の2つの変調回路を含むが、実施形態に係る光変調器では、変調部に含まれる変調回路の数は2つ以上であってもよい。
In the
図11は、変形例に係る光変調器4の内部ブロック図である。 FIG. 11 is an internal block diagram of the optical modulator 4 according to the modification.
光変調器4は、第1平面光回路41と、第2平面光回路42と、LN素子43により形成され、第1カプラ51〜第5カプラ55と、第1変調回路61〜第4変調回路64とを有する多値数可変変調器である。第1カプラ51〜第3カプラ53は3dBカプラであり、第4カプラ54〜第5カプラ55は可変カプラであり、第1変調回路61〜第4変調回路64はマッハツェンダ型変調器である。
The optical modulator 4 is formed by a first planar
光変調器4において、エルビウムイオン(Er+3)がドープされた導波路型EDFAは、第5カプラ55と第2カプラ52及び第3変調回路63〜第4変調回路64との間に配置される。光変調器4において、第5カプラ55の余剰ポートから励起光が導入されることで、エルビウムイオン(Er+3)がドープされた導波路型EDFAは、増幅器として機能する。
In the optical modulator 4, the waveguide type EDFA doped with erbium ions (Er +3 ) is disposed between the
1〜4 光変調器
10 ビームスプリッタ
11 第1QPSK回路
12 第2QPSK回路
13 偏波回転器
14 PBC
15 第1ドープ導波路
16 第2ドープ導波路
17 光方向性結合器
18 放射光検出センサ
1-4
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記分波部によって分波された光を変調する変調部と、
前記変調部によって変調された光を合波して、合波した光を送信光として出力する合波部と、を有し、
前記合波部は、
所定の周波数を有する光を増幅する希土類イオンがドープされた光導波路と、
前記光導波路に、前記希土類イオンを励起する励起光を導入する導入ポートと、
を有する、光変調器。 A demultiplexing unit that demultiplexes input light into at least two lights;
A modulation unit for modulating the light demultiplexed by the demultiplexing unit;
Combining light modulated by the modulation unit, and outputting the combined light as transmission light,
The multiplexing unit is
An optical waveguide doped with rare earth ions for amplifying light having a predetermined frequency;
An introduction port for introducing excitation light for exciting the rare earth ions into the optical waveguide;
An optical modulator.
前記光導波路は、前記合波素子のポートに接続される複数の光導波路を含む、請求項1に記載の光変調器。 The multiplexing unit further includes a multiplexing element that combines a plurality of lights input to the input port to generate transmission light,
The optical modulator according to claim 1, wherein the optical waveguide includes a plurality of optical waveguides connected to ports of the multiplexing element.
分波された光を変調し、
所定の周波数を有する光を増幅する希土類イオンがドープされた光導波路に前記希土類イオンを励起する励起光を導入し
変調された光を所定の周波数を有する光を増幅する希土類イオンがドープされた光導波路を通過させ、
前記光導波路を通過した光を送信光として出力する、
ことを含む、光変調方法。 Demultiplexes the incoming light into at least two lights,
Modulate the demultiplexed light,
An optical waveguide doped with rare earth ions that amplifies light having a predetermined frequency by introducing pumping light for exciting the rare earth ions into an optical waveguide doped with rare earth ions that amplifies light having a predetermined frequency. Pass through the waveguide,
Outputting light that has passed through the optical waveguide as transmission light;
A light modulation method.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2017038205A JP2018146613A (en) | 2017-03-01 | 2017-03-01 | Optical modulator and optical modulation method |
US15/898,122 US20180254832A1 (en) | 2017-03-01 | 2018-02-15 | Optical reception device, optical modulator and optical modulation method |
Applications Claiming Priority (1)
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-
2017
- 2017-03-01 JP JP2017038205A patent/JP2018146613A/en active Pending
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