JP2939482B2 - 光位相変調器の特性測定装置および特性測定法 - Google Patents
光位相変調器の特性測定装置および特性測定法Info
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Description
「産業上の利用分野」 この発明は、光位相変調器の特性測定装置および特性
測定方法に係り、詳しくは、外部光位相変調器の特性パ
ラメータである半波長電圧や変調感度の周波数応答の測
定に適用して好適な光位相変調器の特性測定装置および
特性測定方法に関する。 「従来の技術」 光のコヒーレンシーを利用する光波通信システム、光
応用計測機器の実現にあたっては、キーデバイスの一つ
として外部光変調器の利用が考えられ、Ti（チタン）拡
散導波路によるLiNbO3（ニオブ酸リチウム）位相変調器
が注目されている。 上記外部光変調器は、前者、すなわち光波通信システ
ムにおいては、送信系におけるPCK（位相偏移変調）あ
るいはFSK（周波数偏移変調）用の素子として、後者、
すなわち光応用計測機器においては、制御系、周波数合
成系における位相あるいは周波数変調用の素子として利
用される。一方、Ti拡散導波路によるLiNbO3位相変調器
は、通常、導波路端部に偏波保持ファイバを接合して、
モジュール化する形態がとられる。従来の空間ビーム形
の光入出力構成をとる光位相変調器の評価に際しては、
周知のように位相変調器の両側に直交する偏向子、検光
子を設け、位相変調器の光軸に対して45度傾く偏波面を
もつ直線偏光を入力して、位相変化を強度変化信号とし
て検出する方法が適用できる。しかし、ピグテイル化さ
れた位相変調器に対しては、入出力用のファイバを介し
ての偏波面の設定となるため、上記の様な方法で強度変
化信号を得ることは困難である。 一方、モジュール化された位相変調器に関する特性
（半波長電圧や周波数特性等）評価法としては、ファブ
リペロ共振器を利用して周波数変調された光信号をスペ
クトル分析する方法、自己ヘテロダイン系を構成して光
信号のスペクトル分析結果から半波長電圧を評価する方
法等が報告されている。 第７図は、前者の場合の測定系の構成を示すが、レー
ザ光源１からの出力を光学アイソレータ２を介して、測
定対象である光位相変調器３に接続し、その出力を走査
形ファブリペロ干渉計４に導き、さらにその透過光出力
を受光素子５で検出した後、スペクトル分析器６で分析
する構成になっている。この構成で、後述の半波長電圧
を測定するには、光位相変調器３の駆動電源７の周波数
成分をもつスペクトルと直流成分のスペクトルを同時に
モニタする必要がある。 第８図は、レーザ光源８と光位相変調器９との間に、
音響光学変調器10を挿入して、その非回折光を光位相変
調器９に導き、一次回折光と光位相変調器９の透過光を
合波して受光素子11で検出する自己ヘテロダイン系の構
成である。この場合も、スペクトル分析器12で観測され
る、光位相変調器９の駆動電源13の周波数成分をもつス
ペクトルと直流成分のスペクトルを同時にモニタする必
要がある。 これらの方法は、スペクトル分析結果をもとに評価す
る、いわば間接法であり、精度、測定効率の点で問題が
ある。 これに対して、最近、偏波保持ファイバによる光学的
分析干渉系と位相変調器を利用して、強度変調器を構成
する方法が提案されている（Jour.of Opt.Comn.,Vol.7,
pp.86−91（1986−03））。第９図は、この場合の測定
系の構成を示すが、レーザ光源14の出力を、２個の偏波
保持カプラ（結合器）15,16と偏波保持ファイバ17およ
び測定対象である光位相変調器18とから構成される光学
的分岐干渉系に導き、第二の偏波保持カプラ16の一方の
出力を受光素子19に接続し、他方の出力を受光素子20に
接続する構成である。この場合、測定系の安定化を図る
ために、レーザ光源14のバイアス電流を低周波発振器21
で変調すると同時に、受光素子20によって検出される電
気信号をロックイン増幅器22に印加し、その誤差信号を
もとに、電流制御部23を介してレーザ光源14に対する直
流バイアスを制御する構成がとられている。第９図の測
定系において、光位相変調器18の半波長電圧の測定は、
その駆動電源24の電圧と受光素子19で検出される光出力
変化から求められる。見方をかえれば、第９図の測定系
の構成は、光位相変調器18における位相変化を光の強度
変化に変換する構成であり、光位相変調器18の特性評価
法として利用できる構成である。 「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記第９図の測定系においては、振
動、温度変化等による光学的分岐干渉系内の位相変化も
強度変化信号に変換されるため、位相変化の雑音成分を
補償する制御回路を付加する必要があり、これに伴い、
光学系の構成も複雑になるという問題があった。 この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モジ
ュール化された光位相変調器の簡便な測定法として、フ
ァイバによる光学的分岐干渉系を構成し、何等の制御回
路を付加せずに、半波長電圧、周波数特性を測定する光
位相変調器の特性測定装置および特性測定方法を提供す
ることを目的としている。 「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
第１の光結合器の２個の出力ポートと第２の光結合器の
２個の入力ポートとを対向させ、当該一組の入出力ポー
ト間にファイバを接続し、当該他の組の入出力ポート間
に、光位相変調器を接続することにより、前記第１の光
結合器の入力ポートから前記第２の光結合器の出力ポー
トまでの光学的分岐干渉系を構成し、前記光学的分岐干
渉系の前記第１の光結合器の２つある入力ポートの一方
に単一モード光源からの光を入射させ、前記第２の光結
合器の２つある出力ポートにそれぞれ受光素子を接続
し、その一方の受光素子に前記光学的分岐干渉系の光出
力をスペクトル分析できる光スペクトラム分析器、他方
の受光素子にその出力電圧を記録できる電圧記録装置を
接続すると共に、前記光位相変調器の電気端子に、低周
波のバイアス変調信号と高周波信号とを重畳して印加で
きるように構成したことを特徴としている。 請求項２記載の発明は、請求項１記載の光位相変調器
の特性測定装置を用いて、前記光位相変調器に、前記光
学的分岐干渉系の各要素の等価的位相変化に起因して発
生する出力電圧の時間的変動に較べて充分早い周期をも
つバイアス変調信号を印加して、前記受光素子の出力電
圧の変化とバイアス電圧の変化を前記電圧記録装置によ
り記録測定して、前記光位相変調器の半波長電圧を測定
することを特徴としている。 請求項３記載の発明は、請求項１記載の光位相変調器
の特性測定装置を用いて、前記光位相変調器に、適正な
振幅をもつ低周波バイアス変調信号を印加すると同時
に、高周波変調信号を重畳して印加する状態とし、前記
光スペクトラム分析器の受信帯域幅をバイアス変調周波
数に較べて、十分大きな値に設定して、高周波変調信号
に対する前記光位相変調器の変調感度を測定することを
特徴としている。 「作用」 この発明によれば、光学的分岐干渉系内のランダムな
位相変化の性質が考慮されて、光位相変調器の半波長電
圧の測定を短時間に、すなわち、位相変化の無視できる
時間内に完了することができる。 また、光位相変調器周波数特性の測定に際しては、位
相変調器に対して適正な振幅の低周波バイアス信号を重
畳することにより、測定周波数成分に対する雑音の影響
を低減することができる。 「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明
する。 （ｉ）測定系の構成 第１図は、この発明の一実施例である光位相変調器の
特性測定装置の構成を示すブロック図である。 この図において、符号25はレーザ光源25、26はレーザ
光源25を制御する制御器、27,28は前段および後段の偏
波保持カプラ、29は偏波保持ファイバ、30は測定対象で
ある光位相変調器である。偏波保持ファイバ29および光
位相変調器30は、２個の偏波保持カプラ27,28の間に並
列接続されている。そして、ブランチ１、およびブラン
チ２が構成されている。ブランチ１、およびブランチ２
においては、偏光軸が一致するように接続されている。
そして、これらの要素25〜30によって、光学的分岐干渉
系31が構成されている。また、32,33は後段の偏波保持
カプラ28の出力ポートP5,P6にそれぞれ接続された受光
素子である。レーザ光源25と前段の偏波保持カプラ27と
の間には、偏波面調整のため偏波制御器34が接続されて
いる。受光素子32の出力は電圧記録装置35、受光素子33
の出力は光スペクトラム分析器36に接続されている。電
圧記録装置35としては、受光素子32の出力電圧と後述の
バイアス変調信号電圧を同時に測定記録できるメモリ機
能付オッシロスコープなどが利用できる。一方、光位相
変調器30に電気信号を印加する手段として、低周波のバ
イアス変調を行なうための信号源37、および高周波の変
調を行なうための信号源38が、バイアス39を介して、光
位相変調器30の入力端子に接続されている。上記信号源
37としては、通常、ファンクションジェネレータを、信
号源38としてはシンセサイザが使用される。また信号源
37の出力端子は、電圧記録装置35の端子にも分岐接続さ
れ、半波長電圧の測定に供されるようになっている。 （ii）半波長電圧の測定 次に、第１図の特性測定装置の適用による半波長電圧
の測定方法について説明する。 （ii−１）測定原理 まず、特性原理について述べる。 第１図の測定系で各受光素子32,33で検出される電流
と光学的分岐干渉系における光路差（DL＝D1〜D2）、光
位相変調器30による位相変化（Φ（ｔ）），光源25の発
振周波数（ν0:ω0/2π）等との関係を、以下に示す。
なお、位相変調器30への入射光は直線偏光であり、かつ
最大位相変化を与える光位相変調器30の光軸に一致して
いるものとする。また偏波保持カップラ27の出力、位相
とも同一であり、光学的分岐干渉系31内では偏波が保持
されているものと仮定する。偏波保持カップラ27の出力
端での電界ベクトルをE1,E2とおくと、 E1＝E2＝E0exp（ｊω0t） （１） で表され、ブランチ１（長さ:L1）を通過後の電界ベク
トルE3,ブランチ２（長さ:L2）を通過後の電界ベクトル
E4とおくと、次式の様になる。 E3＝E1exp（−jk L1） E4＝E2exp（−ｊ（k L2＋Φ（ｔ）） （２） ただし、ｋ＝２π/n0λ＝２πν0/n0c0 n0:ブランチ1,ブランチ２の屈折率， c0:光速，ν０＝光波周波数 結合係数κ，長さｚを有する偏波保持カプラ28の出力
ポートP5,P6の電界ベクトルE5,E6は、次式で表される。 E5＝cosκz E3−jsinκz E4 E6＝jsinκz E3＋cosκz E4 （３） κ：結合係数， z:結合部の長さ 変換効率η1,η２の受光素子32および33の出力電流
i1,i2は、 i1＝η1E5・E5＊ i2＝η2E6・E6＊ （４） ただし、Ei＊とEiは複素共役の関係にある。 ここで、（１）〜（３）を（４）に代入すると、次式
が得られる。 i1＝η１（E0）２〔１−sin2κｚ・sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 i2＝η２（E0）２〔１＋sin2κｚ・sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 （５） ここで、DL（≒L2−L1）：等価光路差 偏波保持カプラ28が3dB結合器の場合、sin2κｚ＝１
であるから、 i1＝η１（E0）２〔１−sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 i2＝η２（E0）２〔１＋sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 （６） となる。 通常、各辺のファイバ長の差DLは数cm程度と考える
と、KDLは104のオーダーとなる。 上式から明かなように、光位相変調器30に電圧を印加
しない場合（Φ（ｔ）＝０）でも、（k DL）が変動すれ
ば、各受光素子32,33の電流が正弦的に変化することが
わかる。 一方、（６）式から、ｋ・DLが一定をとなせる時間内
では、あたかも一定の位相オフセットが生じた状態と考
えることができ、Φ（ｔ）−ｉの関係を求めることによ
り、光位相変調器30の半波長電圧が評価できる。すなわ
ち、Φ（ｔ）と印加電圧Vmとの関係は、正弦波変調した
場合、 Φｍ（ｔ）＝Φm0・sin（ωmt＋θ） （８） ここで、Φm0∝（n0）３γVm n0 :変調器を伝播する光が感じる等価屈折率 γ :電気光学定数 ωm:変調角周波数、 で表現できる。 Φm0を駆動電圧Vmのpeak−to−peak値（Vpp＝振幅の
２倍の値）と位相角がπラジアン変化する時の電圧すな
わち半波長電圧Ｖπで表現すると、 Φm0＝（π/2）・（Vpp/Vπ） （８′） と表現できる。 したがって、式（６），（８），（８′）より、i
i（ｉ＝1,2）はVppの関数であり、Vppを変化させた場
合、隣接する（ii）max,（ii）minを与える電圧値か
ら、半波長電圧Ｖπが求められることがわかる。 （ii−２）測定の具体例 次に、測定例について述べる。 具体的には、電極損失や位相速度の不整合が無視でき
る低周波においてVmとiiの関係を測定すれば良いことに
なる。すなわち、光源25および受信系ｂ（電圧記録装置
35を含む測定系）を動作状態とした後、信号源37を動作
させ、その周波数（100Hz〜10KHz）、電圧（三角波、半
波長電圧※（２〜５））を設定する。信号源37の出力お
よび受光素子32の出力を、それぞれ電圧記録装置35のＸ
軸およびＹ軸に接続して、Ｘ（電圧）−Ｙ（光強度信
号）表示状態に設定し、偏波制御器34を調整して、波形
の対称性を確認しながら、偏光軸の調整を行う。Ｘ軸に
関して、対称な波形が得られた時点で電圧記録装置35の
掃引を停止し、その状態を記録紙に出力する。この際、
光強度信号の極太、極小を与える電圧値を測定すれば、
その電圧差から光位相変調器30の半波長電圧を求めるこ
とができる。 第２図（ａ）は、光位相変調器30に電圧を印加しない
状態で、受光素子32（Ge−APD/1M Ω負荷）の出力電圧
（Vd）を測定した結果である。約20sec間の測定結果で
あるが、比較的緩やかで、かつランダムな変化をするこ
とがわかる。この変化は、式（６）の関係から、（k D
L）の変化に帰着できる。なお、光学的分岐干渉系31を
構成するファイバに振動等が加わるとこの変化に重畳し
て急激な光出力変化が現れることから、静置するように
配慮する必要がある。 第２図（ｂ）は、上記と同一のサンプルに対して、振
幅：約±15V（VL），周波数:1kHzのバイアス変調（三角
波）を変調を行い、約10週期（10ms）にわたるVLとVdの
関係を測定した結果である。このように、短時間に測定
を行なう限り、系の位相雑音（△（ｋ・DL））の影響は
無視でき、再現性も全く問題ないことが分かる。同図か
ら、サンプルの半波長電圧Ｖπは、光信号の極小または
極大を与える電圧から、5.8（＝11.6/2）Ｖと評価でき
る。 なお、この測定では、受光素子32により合波後の光強
度に比例する出力電圧（Vd∝i2））を測定しているた
め、光学的分岐干渉系31を構成する各ブランチを通過し
た光の強度、位相、偏波面が合波部である偏波保持カプ
ラ28で等しければ、大きな消光比が得られることにな
る。このデータでは、消光比は高々4dB（＝20log（160/
100））であるが、この原因は、主に各辺の損失を補償
していないためと考えられる。ブランチ１側に光減衰器
を挿入して、消光比の改善は可能であるが、半波長電圧
の測定、周波数特性の測定には、支障がないことは言う
までもない。 （iii）周波数特性の測定 次に、第１図の特性測定装置の適用による光位相変調
器の周波数特性の測定方法について説明する。 （iii−１）測定原理 まず、測定原理について述べる。 光位相変調器30には、（k.DL）の時間的変動に較べ
て、十分大きな振幅の低周波のバイアス変調信号と測定
変調周波数成分の信号を重畳するものとする。 Φ（ｔ）＝Φｍ（ｔ）＋ΦＬ（ｔ） （９） この式（９）を式（６）に代入して考えると、 i1＝η１（E0）２［１−sin（Φｍ（ｔ）＋ΦＬ（ｔ）＋ｋ・DL）］ （10） ここで、ΦＬ（ｔ）＝ΦL0・sin（ωLt） （11） ΦL0＝π（n0）３γ（Lp/λ）（Vm/GP） 式（８），式（11）を式（10）に代入して、 i1＝η１（E0）２［１−sin（Φm0・sin（ωmt＋θ） ＋ΦL0・sin（ωLt）＋ｋ・DL）］ （12） ここで、高周波数成分に着目すると、 ここで、 fmの近傍周波数では、低周波変調信号のFMスペクトル
が重畳して観測されることになる。 しかし、通常は、有限の帯域幅で、複数の側帯波の電
力和を測定することになる。光スペクラム分析器36の帯
域幅をＢとして時間平均をとれば、 となる。式（15）は、ｆ＝fmのスペクトルはJ
1（Φm0））２〜（Φm0）２に比例した電力スペクトル
となることを意味するが、その大きさはバイアス変調振
幅（ΦL0）に依存することと、系の位相雑音（ｋ・DL）
の影響を受けることを意味している。 第３図は、ｆ＝fmに於けるスペクトル強度に対する系
雑音（△（ｋ・DL））の影響を、バイアス変調振幅（Φ
L0）をパラメータにして評価した結果（第３図（ａ））
とスペクトル変動の最大値とバイアス変調振幅との関係
を算出した結果（第３図（ｂ））とを示すものである。 第３図（ａ）では、スペクトル強度として式（15）の
係数部分（
測定方法に係り、詳しくは、外部光位相変調器の特性パ
ラメータである半波長電圧や変調感度の周波数応答の測
定に適用して好適な光位相変調器の特性測定装置および
特性測定方法に関する。 「従来の技術」 光のコヒーレンシーを利用する光波通信システム、光
応用計測機器の実現にあたっては、キーデバイスの一つ
として外部光変調器の利用が考えられ、Ti（チタン）拡
散導波路によるLiNbO3（ニオブ酸リチウム）位相変調器
が注目されている。 上記外部光変調器は、前者、すなわち光波通信システ
ムにおいては、送信系におけるPCK（位相偏移変調）あ
るいはFSK（周波数偏移変調）用の素子として、後者、
すなわち光応用計測機器においては、制御系、周波数合
成系における位相あるいは周波数変調用の素子として利
用される。一方、Ti拡散導波路によるLiNbO3位相変調器
は、通常、導波路端部に偏波保持ファイバを接合して、
モジュール化する形態がとられる。従来の空間ビーム形
の光入出力構成をとる光位相変調器の評価に際しては、
周知のように位相変調器の両側に直交する偏向子、検光
子を設け、位相変調器の光軸に対して45度傾く偏波面を
もつ直線偏光を入力して、位相変化を強度変化信号とし
て検出する方法が適用できる。しかし、ピグテイル化さ
れた位相変調器に対しては、入出力用のファイバを介し
ての偏波面の設定となるため、上記の様な方法で強度変
化信号を得ることは困難である。 一方、モジュール化された位相変調器に関する特性
（半波長電圧や周波数特性等）評価法としては、ファブ
リペロ共振器を利用して周波数変調された光信号をスペ
クトル分析する方法、自己ヘテロダイン系を構成して光
信号のスペクトル分析結果から半波長電圧を評価する方
法等が報告されている。 第７図は、前者の場合の測定系の構成を示すが、レー
ザ光源１からの出力を光学アイソレータ２を介して、測
定対象である光位相変調器３に接続し、その出力を走査
形ファブリペロ干渉計４に導き、さらにその透過光出力
を受光素子５で検出した後、スペクトル分析器６で分析
する構成になっている。この構成で、後述の半波長電圧
を測定するには、光位相変調器３の駆動電源７の周波数
成分をもつスペクトルと直流成分のスペクトルを同時に
モニタする必要がある。 第８図は、レーザ光源８と光位相変調器９との間に、
音響光学変調器10を挿入して、その非回折光を光位相変
調器９に導き、一次回折光と光位相変調器９の透過光を
合波して受光素子11で検出する自己ヘテロダイン系の構
成である。この場合も、スペクトル分析器12で観測され
る、光位相変調器９の駆動電源13の周波数成分をもつス
ペクトルと直流成分のスペクトルを同時にモニタする必
要がある。 これらの方法は、スペクトル分析結果をもとに評価す
る、いわば間接法であり、精度、測定効率の点で問題が
ある。 これに対して、最近、偏波保持ファイバによる光学的
分析干渉系と位相変調器を利用して、強度変調器を構成
する方法が提案されている（Jour.of Opt.Comn.,Vol.7,
pp.86−91（1986−03））。第９図は、この場合の測定
系の構成を示すが、レーザ光源14の出力を、２個の偏波
保持カプラ（結合器）15,16と偏波保持ファイバ17およ
び測定対象である光位相変調器18とから構成される光学
的分岐干渉系に導き、第二の偏波保持カプラ16の一方の
出力を受光素子19に接続し、他方の出力を受光素子20に
接続する構成である。この場合、測定系の安定化を図る
ために、レーザ光源14のバイアス電流を低周波発振器21
で変調すると同時に、受光素子20によって検出される電
気信号をロックイン増幅器22に印加し、その誤差信号を
もとに、電流制御部23を介してレーザ光源14に対する直
流バイアスを制御する構成がとられている。第９図の測
定系において、光位相変調器18の半波長電圧の測定は、
その駆動電源24の電圧と受光素子19で検出される光出力
変化から求められる。見方をかえれば、第９図の測定系
の構成は、光位相変調器18における位相変化を光の強度
変化に変換する構成であり、光位相変調器18の特性評価
法として利用できる構成である。 「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記第９図の測定系においては、振
動、温度変化等による光学的分岐干渉系内の位相変化も
強度変化信号に変換されるため、位相変化の雑音成分を
補償する制御回路を付加する必要があり、これに伴い、
光学系の構成も複雑になるという問題があった。 この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モジ
ュール化された光位相変調器の簡便な測定法として、フ
ァイバによる光学的分岐干渉系を構成し、何等の制御回
路を付加せずに、半波長電圧、周波数特性を測定する光
位相変調器の特性測定装置および特性測定方法を提供す
ることを目的としている。 「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
第１の光結合器の２個の出力ポートと第２の光結合器の
２個の入力ポートとを対向させ、当該一組の入出力ポー
ト間にファイバを接続し、当該他の組の入出力ポート間
に、光位相変調器を接続することにより、前記第１の光
結合器の入力ポートから前記第２の光結合器の出力ポー
トまでの光学的分岐干渉系を構成し、前記光学的分岐干
渉系の前記第１の光結合器の２つある入力ポートの一方
に単一モード光源からの光を入射させ、前記第２の光結
合器の２つある出力ポートにそれぞれ受光素子を接続
し、その一方の受光素子に前記光学的分岐干渉系の光出
力をスペクトル分析できる光スペクトラム分析器、他方
の受光素子にその出力電圧を記録できる電圧記録装置を
接続すると共に、前記光位相変調器の電気端子に、低周
波のバイアス変調信号と高周波信号とを重畳して印加で
きるように構成したことを特徴としている。 請求項２記載の発明は、請求項１記載の光位相変調器
の特性測定装置を用いて、前記光位相変調器に、前記光
学的分岐干渉系の各要素の等価的位相変化に起因して発
生する出力電圧の時間的変動に較べて充分早い周期をも
つバイアス変調信号を印加して、前記受光素子の出力電
圧の変化とバイアス電圧の変化を前記電圧記録装置によ
り記録測定して、前記光位相変調器の半波長電圧を測定
することを特徴としている。 請求項３記載の発明は、請求項１記載の光位相変調器
の特性測定装置を用いて、前記光位相変調器に、適正な
振幅をもつ低周波バイアス変調信号を印加すると同時
に、高周波変調信号を重畳して印加する状態とし、前記
光スペクトラム分析器の受信帯域幅をバイアス変調周波
数に較べて、十分大きな値に設定して、高周波変調信号
に対する前記光位相変調器の変調感度を測定することを
特徴としている。 「作用」 この発明によれば、光学的分岐干渉系内のランダムな
位相変化の性質が考慮されて、光位相変調器の半波長電
圧の測定を短時間に、すなわち、位相変化の無視できる
時間内に完了することができる。 また、光位相変調器周波数特性の測定に際しては、位
相変調器に対して適正な振幅の低周波バイアス信号を重
畳することにより、測定周波数成分に対する雑音の影響
を低減することができる。 「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明
する。 （ｉ）測定系の構成 第１図は、この発明の一実施例である光位相変調器の
特性測定装置の構成を示すブロック図である。 この図において、符号25はレーザ光源25、26はレーザ
光源25を制御する制御器、27,28は前段および後段の偏
波保持カプラ、29は偏波保持ファイバ、30は測定対象で
ある光位相変調器である。偏波保持ファイバ29および光
位相変調器30は、２個の偏波保持カプラ27,28の間に並
列接続されている。そして、ブランチ１、およびブラン
チ２が構成されている。ブランチ１、およびブランチ２
においては、偏光軸が一致するように接続されている。
そして、これらの要素25〜30によって、光学的分岐干渉
系31が構成されている。また、32,33は後段の偏波保持
カプラ28の出力ポートP5,P6にそれぞれ接続された受光
素子である。レーザ光源25と前段の偏波保持カプラ27と
の間には、偏波面調整のため偏波制御器34が接続されて
いる。受光素子32の出力は電圧記録装置35、受光素子33
の出力は光スペクトラム分析器36に接続されている。電
圧記録装置35としては、受光素子32の出力電圧と後述の
バイアス変調信号電圧を同時に測定記録できるメモリ機
能付オッシロスコープなどが利用できる。一方、光位相
変調器30に電気信号を印加する手段として、低周波のバ
イアス変調を行なうための信号源37、および高周波の変
調を行なうための信号源38が、バイアス39を介して、光
位相変調器30の入力端子に接続されている。上記信号源
37としては、通常、ファンクションジェネレータを、信
号源38としてはシンセサイザが使用される。また信号源
37の出力端子は、電圧記録装置35の端子にも分岐接続さ
れ、半波長電圧の測定に供されるようになっている。 （ii）半波長電圧の測定 次に、第１図の特性測定装置の適用による半波長電圧
の測定方法について説明する。 （ii−１）測定原理 まず、特性原理について述べる。 第１図の測定系で各受光素子32,33で検出される電流
と光学的分岐干渉系における光路差（DL＝D1〜D2）、光
位相変調器30による位相変化（Φ（ｔ）），光源25の発
振周波数（ν0:ω0/2π）等との関係を、以下に示す。
なお、位相変調器30への入射光は直線偏光であり、かつ
最大位相変化を与える光位相変調器30の光軸に一致して
いるものとする。また偏波保持カップラ27の出力、位相
とも同一であり、光学的分岐干渉系31内では偏波が保持
されているものと仮定する。偏波保持カップラ27の出力
端での電界ベクトルをE1,E2とおくと、 E1＝E2＝E0exp（ｊω0t） （１） で表され、ブランチ１（長さ:L1）を通過後の電界ベク
トルE3,ブランチ２（長さ:L2）を通過後の電界ベクトル
E4とおくと、次式の様になる。 E3＝E1exp（−jk L1） E4＝E2exp（−ｊ（k L2＋Φ（ｔ）） （２） ただし、ｋ＝２π/n0λ＝２πν0/n0c0 n0:ブランチ1,ブランチ２の屈折率， c0:光速，ν０＝光波周波数 結合係数κ，長さｚを有する偏波保持カプラ28の出力
ポートP5,P6の電界ベクトルE5,E6は、次式で表される。 E5＝cosκz E3−jsinκz E4 E6＝jsinκz E3＋cosκz E4 （３） κ：結合係数， z:結合部の長さ 変換効率η1,η２の受光素子32および33の出力電流
i1,i2は、 i1＝η1E5・E5＊ i2＝η2E6・E6＊ （４） ただし、Ei＊とEiは複素共役の関係にある。 ここで、（１）〜（３）を（４）に代入すると、次式
が得られる。 i1＝η１（E0）２〔１−sin2κｚ・sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 i2＝η２（E0）２〔１＋sin2κｚ・sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 （５） ここで、DL（≒L2−L1）：等価光路差 偏波保持カプラ28が3dB結合器の場合、sin2κｚ＝１
であるから、 i1＝η１（E0）２〔１−sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 i2＝η２（E0）２〔１＋sin（k DL＋Φ（ｔ））〕 （６） となる。 通常、各辺のファイバ長の差DLは数cm程度と考える
と、KDLは104のオーダーとなる。 上式から明かなように、光位相変調器30に電圧を印加
しない場合（Φ（ｔ）＝０）でも、（k DL）が変動すれ
ば、各受光素子32,33の電流が正弦的に変化することが
わかる。 一方、（６）式から、ｋ・DLが一定をとなせる時間内
では、あたかも一定の位相オフセットが生じた状態と考
えることができ、Φ（ｔ）−ｉの関係を求めることによ
り、光位相変調器30の半波長電圧が評価できる。すなわ
ち、Φ（ｔ）と印加電圧Vmとの関係は、正弦波変調した
場合、 Φｍ（ｔ）＝Φm0・sin（ωmt＋θ） （８） ここで、Φm0∝（n0）３γVm n0 :変調器を伝播する光が感じる等価屈折率 γ :電気光学定数 ωm:変調角周波数、 で表現できる。 Φm0を駆動電圧Vmのpeak−to−peak値（Vpp＝振幅の
２倍の値）と位相角がπラジアン変化する時の電圧すな
わち半波長電圧Ｖπで表現すると、 Φm0＝（π/2）・（Vpp/Vπ） （８′） と表現できる。 したがって、式（６），（８），（８′）より、i
i（ｉ＝1,2）はVppの関数であり、Vppを変化させた場
合、隣接する（ii）max,（ii）minを与える電圧値か
ら、半波長電圧Ｖπが求められることがわかる。 （ii−２）測定の具体例 次に、測定例について述べる。 具体的には、電極損失や位相速度の不整合が無視でき
る低周波においてVmとiiの関係を測定すれば良いことに
なる。すなわち、光源25および受信系ｂ（電圧記録装置
35を含む測定系）を動作状態とした後、信号源37を動作
させ、その周波数（100Hz〜10KHz）、電圧（三角波、半
波長電圧※（２〜５））を設定する。信号源37の出力お
よび受光素子32の出力を、それぞれ電圧記録装置35のＸ
軸およびＹ軸に接続して、Ｘ（電圧）−Ｙ（光強度信
号）表示状態に設定し、偏波制御器34を調整して、波形
の対称性を確認しながら、偏光軸の調整を行う。Ｘ軸に
関して、対称な波形が得られた時点で電圧記録装置35の
掃引を停止し、その状態を記録紙に出力する。この際、
光強度信号の極太、極小を与える電圧値を測定すれば、
その電圧差から光位相変調器30の半波長電圧を求めるこ
とができる。 第２図（ａ）は、光位相変調器30に電圧を印加しない
状態で、受光素子32（Ge−APD/1M Ω負荷）の出力電圧
（Vd）を測定した結果である。約20sec間の測定結果で
あるが、比較的緩やかで、かつランダムな変化をするこ
とがわかる。この変化は、式（６）の関係から、（k D
L）の変化に帰着できる。なお、光学的分岐干渉系31を
構成するファイバに振動等が加わるとこの変化に重畳し
て急激な光出力変化が現れることから、静置するように
配慮する必要がある。 第２図（ｂ）は、上記と同一のサンプルに対して、振
幅：約±15V（VL），周波数:1kHzのバイアス変調（三角
波）を変調を行い、約10週期（10ms）にわたるVLとVdの
関係を測定した結果である。このように、短時間に測定
を行なう限り、系の位相雑音（△（ｋ・DL））の影響は
無視でき、再現性も全く問題ないことが分かる。同図か
ら、サンプルの半波長電圧Ｖπは、光信号の極小または
極大を与える電圧から、5.8（＝11.6/2）Ｖと評価でき
る。 なお、この測定では、受光素子32により合波後の光強
度に比例する出力電圧（Vd∝i2））を測定しているた
め、光学的分岐干渉系31を構成する各ブランチを通過し
た光の強度、位相、偏波面が合波部である偏波保持カプ
ラ28で等しければ、大きな消光比が得られることにな
る。このデータでは、消光比は高々4dB（＝20log（160/
100））であるが、この原因は、主に各辺の損失を補償
していないためと考えられる。ブランチ１側に光減衰器
を挿入して、消光比の改善は可能であるが、半波長電圧
の測定、周波数特性の測定には、支障がないことは言う
までもない。 （iii）周波数特性の測定 次に、第１図の特性測定装置の適用による光位相変調
器の周波数特性の測定方法について説明する。 （iii−１）測定原理 まず、測定原理について述べる。 光位相変調器30には、（k.DL）の時間的変動に較べ
て、十分大きな振幅の低周波のバイアス変調信号と測定
変調周波数成分の信号を重畳するものとする。 Φ（ｔ）＝Φｍ（ｔ）＋ΦＬ（ｔ） （９） この式（９）を式（６）に代入して考えると、 i1＝η１（E0）２［１−sin（Φｍ（ｔ）＋ΦＬ（ｔ）＋ｋ・DL）］ （10） ここで、ΦＬ（ｔ）＝ΦL0・sin（ωLt） （11） ΦL0＝π（n0）３γ（Lp/λ）（Vm/GP） 式（８），式（11）を式（10）に代入して、 i1＝η１（E0）２［１−sin（Φm0・sin（ωmt＋θ） ＋ΦL0・sin（ωLt）＋ｋ・DL）］ （12） ここで、高周波数成分に着目すると、 ここで、 fmの近傍周波数では、低周波変調信号のFMスペクトル
が重畳して観測されることになる。 しかし、通常は、有限の帯域幅で、複数の側帯波の電
力和を測定することになる。光スペクラム分析器36の帯
域幅をＢとして時間平均をとれば、 となる。式（15）は、ｆ＝fmのスペクトルはJ
1（Φm0））２〜（Φm0）２に比例した電力スペクトル
となることを意味するが、その大きさはバイアス変調振
幅（ΦL0）に依存することと、系の位相雑音（ｋ・DL）
の影響を受けることを意味している。 第３図は、ｆ＝fmに於けるスペクトル強度に対する系
雑音（△（ｋ・DL））の影響を、バイアス変調振幅（Φ
L0）をパラメータにして評価した結果（第３図（ａ））
とスペクトル変動の最大値とバイアス変調振幅との関係
を算出した結果（第３図（ｂ））とを示すものである。 第３図（ａ）では、スペクトル強度として式（15）の
係数部分（
【 】の部分）をとることとし、系の位相雑
音としては（ｋ・DL）の周期関数であることを考慮し
て、０からπまでの範囲で解析した。また、測定される
側帯波の数を10（πB/ωＬ＝10）としたが、５以上であ
れば、ほぼ同様の結果がえられることも、別途確認され
ている。この第３図（ａ）から、スペクトル強度に与え
る系の位相雑音の影響は、ΦL0が大きい程、小さくなる
ことがわかる。また第３図（ｂ）から、スペクトル強度
の変動を完全に抑圧できるΦL0が存在すること、ΦL0が
π以上であれば変動幅は3dB以下となること等が明らか
であり、バイアス変調の効果が明らかである。 なお、低周波変調を重畳しない場合（ΦL0＝０）に
は、式（15）から ［i1（fm）］２∝（cos（ｋ・DL））２・（J1（Φm0））２ →（cos（k.DL））２・（Φm0）２ （16） となり、 図中に示すように、系の位相雑音（△（ｋ・DL））の
値によって、大幅な強度変化を伴うため、測定の効率が
低下することになる。 以上の結果から、光周波数応答の測定にあたっては、
適当な振幅のバイアス変調信号を重畳し、受信帯域幅を
充分広く（＞バイアス変調周波数の10倍以上）とれば、
入力マイクロ波変調成分の光強度スペクトルの測定を効
率良く行なうことができることが明らかになった。 （iii−２）光マイクロ波応答特性測定の具体例 次に、この例の特性測定装置の適用による光マイクロ
波応答特性の測定例について記述する。 （ａ）測定系の調整とバイアス変調条件の選定 測定系の調整は、（ii−２）に述べた方法と同様であ
るので、省略する。 第４図、第５図には、バイアス変調の有効性を確認す
るために、変調を行わなかった場合と、バイアス周波数
を約200Hz、変調振幅２×Ｖπとした場合について、高
周波変調（1GHz,＋10dBm）周波数における光出力信号の
スペクトラムを測定した結果およびスペクトル強度の時
間的変化の測定結果をそれぞれ示す。測定試料は、1.5
μｍ帯の光位相変調器で、その半波長電圧Ｖπは5.95V
のものである。 バイアス変調を行わない場合には、単一スペクトルが
観測される第４図（ａ）が、そのピークレベルの変動が
大きく、時間的に光学的分岐干渉系の消光比程度（偏波
結合比の分岐比、各ブランチの損失に依存:10〜25dB）
の変動が避けられない（第５図（ａ））。 一方、バイアス変調により、低周波のFM変調スペクト
ルが重畳することになり、この図の例では変調度が大き
いため、零次光が抑圧され、高次光が観測される（第４
図（ｂ））。（iii−１）で考察したように、偶数次ス
ペクトルと奇数次スペクトルとが、光学的分岐干渉系の
位相条件（△（ｋ・DL））によって大小するが、光スペ
クトラム分析器36の受信帯域幅を充分大きくとることに
よって、測定されるピークレベル変動が大幅に低減され
る。この場合、受信帯域幅を3MHzとするとレベル変動は
約±1dB程度になり（第５図（ｂ））、周波数応答を評
価するには十分な精度と言える。 なお、前節の考察では、正弦波バイアス変調により、
光強度変化を低減できることを述べたが、この実験列の
ような三角波変調の場合でも、三角波のフーリエ成分に
着目して考察すれば、同様の効果が得られることは、容
易に推察できる。 この状態で、高周波変調の変調周波数を変化させ、受
光素子33で検出される信号出力を光スペクトラム分析器
36で測定することにより、光位相変調器30の周波数応答
が評価できる。ただし、あらかじめ受光素子33の感度補
正、RFケーブルの損失補正を要することは言うまでもな
い。 （ｂ）測定例 第６図は、上記の光位相変調器の高周波数応答を測定
した結果である。なお、バイアス変調信号は、周波数:2
00Hz、振幅:2×Ｖπとし、光スペクトラム分析器36の受
信帯域幅をSN比（＞15db at 20GHz）を考慮して、3MHz
とした。また、光スペクトラム分析器36の最大レベル保
持機能（MAX−Hold機能）を活用して、測定を行なった
後、あらかじめ測定してある光位相変調器のマイクロ波
入力端子までのRFケーブルの損失を差し引いて、第６図
のデータを得ている。 第６図から明らかなように、測定レベルの平均化のた
め所要時間の若干の増大は避けられないものの、バイア
ス変調が適正であれば、通常の強度変調器の測定の場合
と同等の精度が得られる。 （iv）実施例の効果 以上、モジュール化した位相変調器（偏波保持ファイ
バピグテイル付）の簡易測定法として、偏波保持ファイ
バによる分岐干渉系を構成し、何等の制御回路を付加せ
ずに、半波長電圧、周波数特性を測定する方法の開示を
行なうと共に、その原理、測定法の評価を実施例をまじ
えて説明した。 この例の効果を要約すると以下の通りである。 （１）半波長電圧の測定は、測定系の変動が無視できる
程度の短時間（実測例＜約20ms）に行なうことにより、
再現性も問題がない。 （２）光周波数応答の測定にあたっては、低周波バイア
ス変調によるスペクトル拡散を行って、測定系変動の影
響を低減することができる。低周波バイアス変調条件、
スペクトル分析器の受信帯域幅の選定を適切に行えば、
通常の強度変調器の評価と同等の精度が得られる事が明
らかになった。 （３）この例の測定方法は、従来のファブリペロ共振器
を利用して周波数変調された光信号のスペクトル分析す
る方法、自己ヘテロダイン系を構成して光信号のスペク
トル分析結果から評価する方法と比較して、直接的に半
波長電圧が評価できるだけでなく、光周波数の応答の評
価にも有効である。 なお、上述したように、この発明においては、光学的
分岐干渉系の光路差を小さくとり、分岐干渉系の特性変
動の影響が無視できる短い時間に半波長電圧の測定を行
うこと、また位相変調器にバイアス変調信号を重畳し
て、等価的に系の安定化を行なって周波数応答を測定す
る方法について述べたが、周波数応答を測定するにあた
って有効なバイアス変調の効果は、上述の解析から明ら
かなように、分岐干渉系のいずれかのブランチに位相
変化を与えるか、光源の波長を変化させても同様な効
果が得られるものである。 の方法としては、この実施例で説明したように、測
定対象である光位相変調器にバイアス変調信号を重畳す
る方法のほかに、光位相変調器を接続してあるブランチ
に直列、あるいは他のブランチに、位相を変化できる素
子を接続して、同様にその素子に対してバイアス変調を
行う方法も有効である。 また、光源の波長を変化させて同様な効果を得る際
には、式（10）の（ｋ・DL）に対するバイアス変調に相
当すると考えれば良い。したがって、光源として半導体
レーザを用いる場合、注入電流による光強度の変化の小
さい範囲で、注入電流によってｋを変調する必要がある
ので、分岐干渉系の光路差DLを十分大きく設定する必要
がある。 また、上述の実施例においては、偏波保持カプラ、偏
波保持ファイバ、入出力ポート間の偏光軸を一致させる
場合について述べたが、通常の光カプラ、ファイバなど
により構成することもできる。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明の光位相変調器の特性
測定装置および特性測定法によれば、構成が簡単にな
る。 また、光位相変調器の半波長電圧の測定を、位相変化
の無視できる短時間内に行うことができる。 また、光位相変調器周波数特性の測定に際しては、位
相変調器に対して適正な振幅の低周波バイアス信号を重
畳することにより、測定周波数成分に対する雑音の影響
を低減することができる。
音としては（ｋ・DL）の周期関数であることを考慮し
て、０からπまでの範囲で解析した。また、測定される
側帯波の数を10（πB/ωＬ＝10）としたが、５以上であ
れば、ほぼ同様の結果がえられることも、別途確認され
ている。この第３図（ａ）から、スペクトル強度に与え
る系の位相雑音の影響は、ΦL0が大きい程、小さくなる
ことがわかる。また第３図（ｂ）から、スペクトル強度
の変動を完全に抑圧できるΦL0が存在すること、ΦL0が
π以上であれば変動幅は3dB以下となること等が明らか
であり、バイアス変調の効果が明らかである。 なお、低周波変調を重畳しない場合（ΦL0＝０）に
は、式（15）から ［i1（fm）］２∝（cos（ｋ・DL））２・（J1（Φm0））２ →（cos（k.DL））２・（Φm0）２ （16） となり、 図中に示すように、系の位相雑音（△（ｋ・DL））の
値によって、大幅な強度変化を伴うため、測定の効率が
低下することになる。 以上の結果から、光周波数応答の測定にあたっては、
適当な振幅のバイアス変調信号を重畳し、受信帯域幅を
充分広く（＞バイアス変調周波数の10倍以上）とれば、
入力マイクロ波変調成分の光強度スペクトルの測定を効
率良く行なうことができることが明らかになった。 （iii−２）光マイクロ波応答特性測定の具体例 次に、この例の特性測定装置の適用による光マイクロ
波応答特性の測定例について記述する。 （ａ）測定系の調整とバイアス変調条件の選定 測定系の調整は、（ii−２）に述べた方法と同様であ
るので、省略する。 第４図、第５図には、バイアス変調の有効性を確認す
るために、変調を行わなかった場合と、バイアス周波数
を約200Hz、変調振幅２×Ｖπとした場合について、高
周波変調（1GHz,＋10dBm）周波数における光出力信号の
スペクトラムを測定した結果およびスペクトル強度の時
間的変化の測定結果をそれぞれ示す。測定試料は、1.5
μｍ帯の光位相変調器で、その半波長電圧Ｖπは5.95V
のものである。 バイアス変調を行わない場合には、単一スペクトルが
観測される第４図（ａ）が、そのピークレベルの変動が
大きく、時間的に光学的分岐干渉系の消光比程度（偏波
結合比の分岐比、各ブランチの損失に依存:10〜25dB）
の変動が避けられない（第５図（ａ））。 一方、バイアス変調により、低周波のFM変調スペクト
ルが重畳することになり、この図の例では変調度が大き
いため、零次光が抑圧され、高次光が観測される（第４
図（ｂ））。（iii−１）で考察したように、偶数次ス
ペクトルと奇数次スペクトルとが、光学的分岐干渉系の
位相条件（△（ｋ・DL））によって大小するが、光スペ
クトラム分析器36の受信帯域幅を充分大きくとることに
よって、測定されるピークレベル変動が大幅に低減され
る。この場合、受信帯域幅を3MHzとするとレベル変動は
約±1dB程度になり（第５図（ｂ））、周波数応答を評
価するには十分な精度と言える。 なお、前節の考察では、正弦波バイアス変調により、
光強度変化を低減できることを述べたが、この実験列の
ような三角波変調の場合でも、三角波のフーリエ成分に
着目して考察すれば、同様の効果が得られることは、容
易に推察できる。 この状態で、高周波変調の変調周波数を変化させ、受
光素子33で検出される信号出力を光スペクトラム分析器
36で測定することにより、光位相変調器30の周波数応答
が評価できる。ただし、あらかじめ受光素子33の感度補
正、RFケーブルの損失補正を要することは言うまでもな
い。 （ｂ）測定例 第６図は、上記の光位相変調器の高周波数応答を測定
した結果である。なお、バイアス変調信号は、周波数:2
00Hz、振幅:2×Ｖπとし、光スペクトラム分析器36の受
信帯域幅をSN比（＞15db at 20GHz）を考慮して、3MHz
とした。また、光スペクトラム分析器36の最大レベル保
持機能（MAX−Hold機能）を活用して、測定を行なった
後、あらかじめ測定してある光位相変調器のマイクロ波
入力端子までのRFケーブルの損失を差し引いて、第６図
のデータを得ている。 第６図から明らかなように、測定レベルの平均化のた
め所要時間の若干の増大は避けられないものの、バイア
ス変調が適正であれば、通常の強度変調器の測定の場合
と同等の精度が得られる。 （iv）実施例の効果 以上、モジュール化した位相変調器（偏波保持ファイ
バピグテイル付）の簡易測定法として、偏波保持ファイ
バによる分岐干渉系を構成し、何等の制御回路を付加せ
ずに、半波長電圧、周波数特性を測定する方法の開示を
行なうと共に、その原理、測定法の評価を実施例をまじ
えて説明した。 この例の効果を要約すると以下の通りである。 （１）半波長電圧の測定は、測定系の変動が無視できる
程度の短時間（実測例＜約20ms）に行なうことにより、
再現性も問題がない。 （２）光周波数応答の測定にあたっては、低周波バイア
ス変調によるスペクトル拡散を行って、測定系変動の影
響を低減することができる。低周波バイアス変調条件、
スペクトル分析器の受信帯域幅の選定を適切に行えば、
通常の強度変調器の評価と同等の精度が得られる事が明
らかになった。 （３）この例の測定方法は、従来のファブリペロ共振器
を利用して周波数変調された光信号のスペクトル分析す
る方法、自己ヘテロダイン系を構成して光信号のスペク
トル分析結果から評価する方法と比較して、直接的に半
波長電圧が評価できるだけでなく、光周波数の応答の評
価にも有効である。 なお、上述したように、この発明においては、光学的
分岐干渉系の光路差を小さくとり、分岐干渉系の特性変
動の影響が無視できる短い時間に半波長電圧の測定を行
うこと、また位相変調器にバイアス変調信号を重畳し
て、等価的に系の安定化を行なって周波数応答を測定す
る方法について述べたが、周波数応答を測定するにあた
って有効なバイアス変調の効果は、上述の解析から明ら
かなように、分岐干渉系のいずれかのブランチに位相
変化を与えるか、光源の波長を変化させても同様な効
果が得られるものである。 の方法としては、この実施例で説明したように、測
定対象である光位相変調器にバイアス変調信号を重畳す
る方法のほかに、光位相変調器を接続してあるブランチ
に直列、あるいは他のブランチに、位相を変化できる素
子を接続して、同様にその素子に対してバイアス変調を
行う方法も有効である。 また、光源の波長を変化させて同様な効果を得る際
には、式（10）の（ｋ・DL）に対するバイアス変調に相
当すると考えれば良い。したがって、光源として半導体
レーザを用いる場合、注入電流による光強度の変化の小
さい範囲で、注入電流によってｋを変調する必要がある
ので、分岐干渉系の光路差DLを十分大きく設定する必要
がある。 また、上述の実施例においては、偏波保持カプラ、偏
波保持ファイバ、入出力ポート間の偏光軸を一致させる
場合について述べたが、通常の光カプラ、ファイバなど
により構成することもできる。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明の光位相変調器の特性
測定装置および特性測定法によれば、構成が簡単にな
る。 また、光位相変調器の半波長電圧の測定を、位相変化
の無視できる短時間内に行うことができる。 また、光位相変調器周波数特性の測定に際しては、位
相変調器に対して適正な振幅の低周波バイアス信号を重
畳することにより、測定周波数成分に対する雑音の影響
を低減することができる。
第１図は、この発明の一実施例である光位相変調器の特
性測定装置の構成を示すブロック図、 第２図は、同特性測定装置を適用して得られた測定デー
タを示す特性曲線図であり、第２図（ａ）は、系雑音に
よる出力電圧時間応答特性を示す図、第２図（ｂ）は、
バイアス変調時の出力電圧とバイアス電圧との関係を示
す関係図、 第３図は、バイアス変調による光スペクトル強度変化の
低減効果を説明するための図、 第４図は、光出力信号の高周波変調周波数におけるスペ
クトルに及ぼすバイアス変調効果を説明するための図、 第５図は、光出力信号の高周波変調周波数におけるスペ
クトル強度の時間的変化に及ぼすバイアス変調の効果を
説明するための図、 第６図は、光位相変調器の高周波数応答の測定結果を示
す図、 第７図ないし第９図は、従来の光位相変調器の特性測定
装置の構成を示すブロック図である。 25……レーザ光源、27……偏波保持カプラ（第１の光結
合器）、28……偏波保持カプラ（第２の光結合器）、29
……偏波保持ファイバ、30……光位相変調器、31……光
学的分岐干渉系、32,33……受光素子、35……電圧記録
装置、36……光スペクトラム分析器、37,38……信号
源、P1〜P6……偏波保持カプラの入出力ポート。
性測定装置の構成を示すブロック図、 第２図は、同特性測定装置を適用して得られた測定デー
タを示す特性曲線図であり、第２図（ａ）は、系雑音に
よる出力電圧時間応答特性を示す図、第２図（ｂ）は、
バイアス変調時の出力電圧とバイアス電圧との関係を示
す関係図、 第３図は、バイアス変調による光スペクトル強度変化の
低減効果を説明するための図、 第４図は、光出力信号の高周波変調周波数におけるスペ
クトルに及ぼすバイアス変調効果を説明するための図、 第５図は、光出力信号の高周波変調周波数におけるスペ
クトル強度の時間的変化に及ぼすバイアス変調の効果を
説明するための図、 第６図は、光位相変調器の高周波数応答の測定結果を示
す図、 第７図ないし第９図は、従来の光位相変調器の特性測定
装置の構成を示すブロック図である。 25……レーザ光源、27……偏波保持カプラ（第１の光結
合器）、28……偏波保持カプラ（第２の光結合器）、29
……偏波保持ファイバ、30……光位相変調器、31……光
学的分岐干渉系、32,33……受光素子、35……電圧記録
装置、36……光スペクトラム分析器、37,38……信号
源、P1〜P6……偏波保持カプラの入出力ポート。
Claims (3)
- 【請求項１】第１の光結合器の２個の出力ポートと第２
の光結合器の２個の入力ポートとを対向させ、当該一組
の入出力ポート間に、光位相変調器を接続することによ
り、前記第１の光結合器の入力ポートから前記第２の光
結合器の出力ポートまでの光学的分岐干渉系を構成し、 前記光学的分岐干渉系の前記第１の光結合器の２つある
入力ポートの一方に単一モード光源からの光を入射さ
せ、前記第２の光結合器の２つある出力ポートにそれぞ
れ受光素子を接続し、その一方の受光素子に前記光学的
分岐干渉系の光出力をスペクトル分析できる光スペクト
ラム分析器、他方の受光素子にその出力電圧を記録でき
る電圧記録装置を接続すると共に、 前記光位相変調器の電気端子に、低周波のバイアス変調
信号と高周波信号とを重畳して印加できるように構成し
たことを特徴とする光位相変調器の特性測定装置。 - 【請求項２】請求項１記載の光位相変調器の特性測定装
置を用いて、 前記光位相変調器に、前記光学的分岐干渉系の各要素の
等価的位相変化に起因して発生する出力電圧の時間的変
動に較べて充分早い周期をもつバイアス変調信号を印加
して、 前記受光素子の出力電圧の変化とバイアス電圧の変化を
前記電圧記録装置により記録測定して、 前記光位相変調器の半波長電圧を測定することを特徴と
する光位相変調器の特性測定法。 - 【請求項３】請求項１記載の光位相変調器の特性測定装
置を用いて、 前記光位相変調器に、適正な振幅をもつ低周波バイアス
変調信号を印加すると同時に、高周波変調信号を重畳し
て印加する状態とし、 前記光スペクトラム分析器の受信帯域幅をバイアス変調
周波数に較べて、十分大きな値に設定して、 高周波変調信号に対する前記光位相変調器の変調感度を
測定することを特徴とする光位相変調器の特性測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26162689A JP2939482B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 光位相変調器の特性測定装置および特性測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26162689A JP2939482B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 光位相変調器の特性測定装置および特性測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03123828A JPH03123828A (ja) | 1991-05-27 |
| JP2939482B2 true JP2939482B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=17364507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26162689A Expired - Lifetime JP2939482B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 光位相変調器の特性測定装置および特性測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939482B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4608149B2 (ja) * | 2001-08-10 | 2011-01-05 | 住友大阪セメント株式会社 | マッハツェンダ型光変調器の半波長電圧測定方法及び装置 |
| JP5137042B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2013-02-06 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 高精度マッハツェンダー干渉計を有する光変調器の特性評価方法 |
| WO2009113128A1 (ja) * | 2008-03-13 | 2009-09-17 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 複数マッハツェンダー干渉計を有する光変調器の特性評価方法 |
| JP2012128277A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型光変調器の性能評価装置および性能評価方法 |
-
1989
- 1989-10-06 JP JP26162689A patent/JP2939482B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03123828A (ja) | 1991-05-27 |
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