JP4148837B2 - Light modulator with control box - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントロールボックス付き光変調器に関し、特に、電気信号に対応して変調された光信号を発生する光変調素子を内蔵する筐体と、該光変調素子を制御する制御手段を内蔵するコントロールボックスとを着脱自在に結合したコントロールボックス付き光変調器に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信や光計測の分野において、電気信号を光信号に変換する光変調器が多く用いられている。光変調器としては、レーザダイオードによる直接変調器や、電界吸収型変調器、又は、ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を有する基板に光導波路を形成した光導波路型光変調器などの外部変調器が知られている。
近年の高速、大容量の情報通信に係る需要の高まり対応して、特に、光導波路型光変調器は、光波長依存性がないこと、また、チャープ量の制御が容易であることから、広帯域周波数における光通信に適した光変調器として広く用いられている。
また、高速、大容量の情報通信に適した高密度波長多重(DWDM)光通信が進展しており、光変調器などの光学素子を多数組み合わせて利用することが行なわれている。このため、光変調器への電気的接続の煩雑化、光学装置全体の肥大化が大きな課題となっている。
【0003】
光導波路型光変調器においては、光導波路に適正な電界を印加するために、変調電極に印加されるマイクロ波の位相及び強度を精度良く制御する必要がある。しかしながら、光変調周波数の広帯域化に伴ない、光変調器に印加するマイクロ波信号の周波数が高くなるため、マイクロ波発振器から変調電極までのマイクロ波が伝播する距離を、厳密に調整する必要があり、光学装置の組立・調整の困難性が増加している。
また、マイクロ波の伝送に同軸ケーブルを利用する場合には、ケーブル接続部におけるマイクロ波損失が発生し、駆動電圧の増加や周波数特性の劣化の原因となる。しかも、ケーブルの接続状況、曲がり、振動、温度等の変動要因が多く、光変調器の安定駆動が難しいという問題を生じている。
さらに、光変調器の取り替え時における作業性も悪く、再現性の確保が困難な状況となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題を解決し、光変調器への電気的接続の煩雑化、光変調器を含む光学装置全体の肥大化を防止すると共に、マイクロ波信号の伝播損失を低減するコントロールボックス付き光変調器を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段としては、請求項1に係る発明は、電気信号に対応して変調された光信号を発生する光変調素子を内蔵する筐体と、該光変調素子を制御する制御手段を内蔵するコントロールボックスとを着脱自在に結合したコントロールボックス付き光変調器において、該筐体は、該コントロールボックスに機械的に結合されると共に、該結合により、該筐体側と該コントロールボックス側との電気的接続を行なうことを特徴とする。
【0006】
請求項1に係る発明により、光変調素子を内蔵する筐体と、制御手段を内蔵するコントロールボックスとを、機械的に結合することにより、両者間の電気的接続も行なうことが可能となるため、複雑な配線作業を省略することが可能となり、製造・組立作業を効率良く行なうことができる。
【0007】
また、請求項2に係る発明では、請求項1に記載のコントロールボックス付き光変調器において、該筐体は、該コントロールボックスにより機械的に支持・固定されていることを特徴とする。
【0008】
請求項2に係る発明により、光変調素子を内蔵する筐体が、コントロールボックスにより機械的に支持・固定されているため、筐体やコントロールボックスが収容される光学装置のベースプレートに対し、筐体を非接触とすることが可能となる。これにより、ベースプレートが有する熱変動、振動などの影響を、光変調素子が受け難くなるため、安定した駆動が可能となる。
【0009】
また、請求項3に係る発明では、請求項1又は2に記載のコントロールボックス付き光変調器において、該筐体側が必要とする全ての電気的接続が、該コントロールボックスとの結合を介して行なわれていることを特徴とする。
【0010】
請求項3に係る発明により、光変調素子を内蔵する筐体と、制御手段を内蔵するコントロールボックスとを、機械的に結合するだけで、両者間の全ての電気的接続も行なうことが可能となるため、複雑な配線作業を全く必要とせず、製造・組立作業を効率良く行なうことが可能となる。
【0011】
また、請求項4に係る発明では、請求項1乃至3のいずれかに記載のコントロールボックス付き光変調器において、該電気信号がマイクロ波信号を含むことを特徴とする。
【0012】
請求項4に係る発明により、特に、光変調特性に大きな影響を及ぼすマイクロ波信号の伝送系についても、筐体とコントロールボックスとの機械的結合により電気的接続を行なうため、マイクロ波を伝播する同軸ケーブルの接続状況、曲がり、振動、温度等による変動の影響を受けず、常に安定したマイクロ波信号の伝送を可能とし、優れた光変調特性を維持することが可能となる。
【0013】
また、請求項5に係る発明では、請求項1乃至4のいずれかに記載のコントロールボックス付き光変調器において、該筐体が光検出素子を内蔵すると共に、該制御手段は、該光検出素子からの検出信号に基づき動作することを特徴とする。
【0014】
請求項5に係る発明により、光変調素子を内蔵する筐体内に光検出素子を設けると共に、該光変調素子を制御する制御手段はコントロールボックスに内蔵されており、該筐体と該コントロールボックスとの間に設けられた電気的接続により、該光検出素子からの検出信号を、該制御手段に導入するよう構成されている。
このため、筐体内に光変調素子と光検出素子とを組み込む際に両者の位置関係を調整することが可能となり、光変調素子に対して光検出素子を精度良く配置することができる。しかも、光検出素子から制御手段への電気的配線も、筐体とコントロールボックスとの機械的接続により簡単に作業することが可能となり、作業効率が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係るコントロールボックス付き光変調器について説明する。
図1は、光変調素子を内蔵した筐体1と、該光変調素子を制御する制御手段を内蔵したコントロールボックス2との接合状態を示す概略図である。
筐体1とコントロールボックス2とは、機械的に接合固定されると共に、筐体内に組み込まれた光変調素子や光検出素子などの電気部品と、コントロールボックス内に組み込まれた制御手段などの電気部品との間の、電気的接合を行うよう構成されている。
【0016】
筐体1とコントロールボックス2との機械的接合は、ネジ止め方法(例えば、図2のように、ネジ30で固定する方法)や、一方に設けられた嵌め込み用爪を他方の穴に係合し固定する方法など、当該技術分野において公知の機械的接合手段を利用することが可能である。
ただし、光変調素子や制御回路の交換に対応して、筐体1とコントロールボックス2とは着脱自在に構成されていることが、望ましい。
また、光変調素子を内蔵した筐体1が軽量であり、筐体に対して張力や押圧力などの物理的衝撃がかからない場合には、筐体とコントロールボックスとを電気的に接続する接続ピン(マイクロ波伝送用の同軸端子を含む)に、機械的接合の機能を兼用させることも可能である。
【0017】
また、図1に示すように、筐体1は、コントロールボックス2により機械的に支持・固定されているため、筐体やコントロールボックスが収容される光学装置のベースプレート3に対し、筐体1を非接触とすることが可能となる。
これにより、ベースプレート3からの熱変動、振動などの影響を、筐体1内の光変調素子が受け難くなるため、より安定した駆動が可能となる。また、筐体1とコントロールボックス2とは、同一のベースに固定されていないため、熱膨張などでたわみが生じるのを防止することが可能となる。
【0018】
筐体1に内蔵される光変調素子としては、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)などから構成され電気光学効果を有する基板上に、光導波路及び変調用電極を形成した外部変調器や、レーザダイオードによる直接変調器や、電界吸収型変調器などが利用可能である。特に、マイクロ波信号を利用する外部変調器は、マイクロ波の接続ケーブル、接続端子などの接続作業の負担や、信号損失を低減する観点などから、本発明を適用することがより好ましい。
【0019】
また、筐体1には、上記光変調素子以外に、該光変調素子の作動状態を検出するための光検出素子を組み込むことが可能である。
例えば、図2に示すように、光検出素子11を筐体1内に配置し、光変調素子10の端部から放射される放射光を、光ファイバ4を案内・接合するための補助部材(キャピラリー)15などにより、光検出素子11の方向に反射させ、反射された該放射光16を光検出素子11で検出するよう構成することができる。
このように、同じ筐体1内に光変調素子と光検出素子とを組み込むことにより、光変調素子に対して光検出素子を精度良く配置・固定することが可能となる。
なお、図2は、筐体1及びコントロールボックス2の内部を模式的に示したものである。
【0020】
図2に示すように、光変調素子10に対する電気的接続端子として、変調信号などのRF信号を入力するための同軸端子12、DCバイアスの印加など各種の電気信号を供給するための端子13などがある。
また、筐体1内には、光検出素子11から検出信号を出力するための端子14も設けられている。
さらに、筐体1内には、必要に応じて制御回路などの電気回路を組み込むことも可能である。
【0021】
コントロールボックス2内には、図2に示すように、変調信号の駆動回路22、制御回路21、さらに、駆動回路22や制御回路21に電力を供給するための電源ユニット23などが設けられている。
駆動回路22は、図2のように、外部からRF信号を入力し、該RF信号を増幅して光変調素子10の方へ伝播するよう構成される。また、駆動回路22は、DCバイアスを調整する際に、制御回路21から低周波信号を受け、変調信号に該低周波信号を重畳するように構成することも可能である。
なお、外部からRF信号を入力せずに、RF信号発生部もコントロールボックス2内に組み込むことも可能である。また、駆動回路22を設けず、同軸端子27と同軸端子24とを同軸ケーブルで繋ぎ、コントロールボックスの外部で生成した変調信号を、直接、光変調素子10に伝播するよう構成することも可能である。
【0022】
制御回路21は、端子25を介して、光変調素子10にDCバイアスを供給すると共に、該DCバイアスを、光変調素子の状態に応じて、常に適正な値となるよう調整する機能を有している。
また、光検出素子11からの検出信号を、端子26を介して制御回路21に導入し、DCバイアス制御などに該検出信号を利用するよう構成されている。
【0023】
また、制御回路21は、コントロールボックスの外部と電気信号の受け渡しを行うため、端子28に接続されている。例えば、変調信号の増幅率の変更、変調周波数の切り替え、DCバイアス制御の時期・頻度の設定など、外部から制御回路21に信号を入力する場合や、制御回路から外部に、光変調素子10の変調状態を示すデータを送出する場合などに利用することが可能である。
【0024】
コントロールボックス2としては、図1に示したように、筐体1を保持することが可能なものに限定されず、例えば、コントロールボックス2を筐体1と同程度の大きさに構成し、光学装置のベースプレートへの筐体1及びコントロールボックス2の配置固定は、他の接合・取付手段を用いて行うことも可能である。
コントロールボックスをコンパクトに構成する場合には、変調信号駆動回路やDCバイアス制御回路など、ボックスの内部にコンパクトに組み込むことが可能な回路のみを設け、電源ユニットやRF信号発生部などはコントロールボックス外に設けるよう構成する。そして、図2の端子27のような外部接続端子を介して、外部から必要な電気信号をコントロールボックスに導入するよう構成することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明によれば、光変調器への電気的接続の煩雑化、光変調器を含む光学装置全体の肥大化を防止すると共に、マイクロ波信号の伝播損失を低減するコントロールボックス付き光変調器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコントロールボックス付き光変調器の全体を示す概略図。
【図2】本発明に係る筐体及びコントロールボックス内の模式図。
【符号の説明】
1 筐体
2 コントロールボックス
3 ベースプレート
4 光ファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical modulator with a control box, and in particular, includes a housing containing an optical modulation element that generates an optical signal modulated in response to an electrical signal, and a control means for controlling the optical modulation element. The present invention relates to an optical modulator with a control box that is detachably coupled to a control box.
[0002]
[Prior art]
In the fields of optical communication and optical measurement, an optical modulator that converts an electrical signal into an optical signal is often used. As an optical modulator, an external modulator such as a direct modulator using a laser diode, an electroabsorption modulator, or an optical waveguide optical modulator in which an optical waveguide is formed on a substrate having an electrooptic effect such as lithium niobate. It has been known.
In response to the increasing demand for high-speed, large-capacity information communication in recent years, in particular, optical waveguide type optical modulators have no dependence on optical wavelength, and the chirp amount can be easily controlled. Widely used as an optical modulator suitable for optical communication at a frequency.
In addition, high-density, wavelength division multiplexing (DWDM) optical communication suitable for high-speed and large-capacity information communication is progressing, and many optical elements such as optical modulators are used in combination. For this reason, complication of electrical connection to the optical modulator and enlargement of the entire optical device are major issues.
[0003]
In the optical waveguide type optical modulator, it is necessary to accurately control the phase and intensity of the microwave applied to the modulation electrode in order to apply an appropriate electric field to the optical waveguide. However, as the optical modulation frequency becomes wider, the frequency of the microwave signal applied to the optical modulator becomes higher. Therefore, it is necessary to strictly adjust the distance that the microwave propagates from the microwave oscillator to the modulation electrode. In addition, the difficulty of assembling and adjusting the optical device is increasing.
In addition, when a coaxial cable is used for microwave transmission, microwave loss occurs in the cable connection portion, which causes an increase in driving voltage and deterioration in frequency characteristics. In addition, there are many fluctuation factors such as the cable connection status, bending, vibration, temperature, and the like, causing a problem that it is difficult to stably drive the optical modulator.
Furthermore, workability at the time of replacement of the optical modulator is poor, and it is difficult to ensure reproducibility.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-described problems, prevents complication of electrical connection to the optical modulator, enlargement of the entire optical device including the optical modulator, and reduces propagation loss of the microwave signal. An optical modulator with a control box is provided.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 controls the light modulation element and a housing containing a light modulation element that generates an optical signal modulated in response to an electric signal. In an optical modulator with a control box, which is detachably coupled to a control box incorporating a control means, the casing is mechanically coupled to the control box, and the casing side and the control box are coupled by the coupling. Electrical connection with the side is performed.
[0006]
According to the first aspect of the present invention, it is possible to make electrical connection between the two by mechanically coupling the housing containing the light modulation element and the control box containing the control means. Thus, complicated wiring work can be omitted, and manufacturing and assembly work can be performed efficiently.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the optical modulator with a control box according to the first aspect, the housing is mechanically supported and fixed by the control box.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, since the housing incorporating the light modulation element is mechanically supported and fixed by the control box, the housing and the base plate of the optical device in which the control box is accommodated Can be made non-contact. This makes it difficult for the light modulation element to be affected by thermal fluctuations, vibrations, and the like of the base plate, thus enabling stable driving.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the optical modulator with a control box according to the first or second aspect, all electrical connections required on the housing side are made through coupling with the control box. It is characterized by being.
[0010]
According to the invention of claim 3, it is possible to perform all electrical connections between the two by simply mechanically coupling the housing containing the light modulation element and the control box containing the control means. Therefore, complicated wiring work is not required at all, and manufacturing and assembly work can be performed efficiently.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical modulator with a control box according to any one of the first to third aspects, the electrical signal includes a microwave signal.
[0012]
According to the invention of claim 4, in particular, a microwave signal transmission system that has a great influence on the light modulation characteristics is transmitted by microwaves because electrical connection is made by mechanical coupling between the housing and the control box. It is possible to always transmit a stable microwave signal without being affected by fluctuations due to the connection state of the coaxial cable, bending, vibration, temperature, etc., and to maintain excellent light modulation characteristics.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical modulator with a control box according to any one of the first to fourth aspects, the housing includes a light detection element, and the control means includes the light detection element. It operates based on the detection signal from
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, the photodetecting element is provided in the housing containing the light modulating element, and the control means for controlling the light modulating element is built in the control box, and the housing, the control box, The detection signal from the photodetecting element is introduced into the control means by electrical connection provided between the control means.
For this reason, it becomes possible to adjust the positional relationship between the light modulation element and the light detection element when the light modulation element and the light detection element are incorporated in the housing, and the light detection element can be accurately arranged with respect to the light modulation element. In addition, the electrical wiring from the light detection element to the control means can be easily performed by mechanical connection between the housing and the control box, and the working efficiency is improved.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An optical modulator with a control box according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic view showing a joining state of a housing 1 containing a light modulation element and a
The casing 1 and the
[0016]
The mechanical connection between the housing 1 and the
However, it is desirable that the housing 1 and the
Further, when the housing 1 incorporating the light modulation element is lightweight and physical impact such as tension or pressing force is not applied to the housing, a connection pin for electrically connecting the housing and the control box. It is also possible to combine the function of mechanical joining with (including a coaxial terminal for microwave transmission).
[0017]
Further, as shown in FIG. 1, the housing 1 is mechanically supported and fixed by the
This makes it difficult for the light modulation element in the housing 1 to be affected by thermal fluctuations, vibrations, and the like from the base plate 3, so that more stable driving is possible. Moreover, since the housing | casing 1 and the
[0018]
The light modulation element built in the housing 1 is made of lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), etc. An external modulator having an optical waveguide and a modulation electrode, a direct modulator using a laser diode, an electroabsorption modulator, and the like can be used. In particular, it is more preferable to apply the present invention to an external modulator using a microwave signal from the viewpoint of reducing the connection loss of a microwave connection cable, a connection terminal, and the like, and reducing signal loss.
[0019]
In addition to the light modulation element, the housing 1 can incorporate a light detection element for detecting the operating state of the light modulation element.
For example, as shown in FIG. 2, a light detection element 11 is arranged in the housing 1, and an auxiliary member for guiding and joining the optical fiber 4 with radiated light emitted from the end of the light modulation element 10 ( It can be configured such that the reflected
As described above, by incorporating the light modulation element and the light detection element in the same housing 1, the light detection element can be arranged and fixed with respect to the light modulation element with high accuracy.
FIG. 2 schematically shows the inside of the housing 1 and the
[0020]
As shown in FIG. 2, as an electrical connection terminal for the
Further, a terminal 14 for outputting a detection signal from the light detection element 11 is also provided in the housing 1.
Further, an electric circuit such as a control circuit can be incorporated in the housing 1 as necessary.
[0021]
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 2, the
Note that the RF signal generator can also be incorporated into the
[0022]
The
Further, the detection signal from the light detection element 11 is introduced into the
[0023]
Further, the
[0024]
As shown in FIG. 1, the
When configuring the control box compactly, provide only a circuit that can be compactly incorporated inside the box, such as a modulation signal drive circuit and a DC bias control circuit, and the power supply unit and RF signal generator are outside the control box. It is comprised so that it may be provided. And it can comprise so that a required electrical signal may be introduced into a control box from the outside via an external connection terminal like the terminal 27 of FIG.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent complication of electrical connection to the optical modulator, enlargement of the entire optical device including the optical modulator, and reduce propagation loss of the microwave signal. An optical modulator with a control box can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an entire optical modulator with a control box according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a housing and a control box according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (5)
該筐体は、該コントロールボックスに機械的に結合されると共に、該結合により、該筐体側と該コントロールボックス側との電気的接続を行なうことを特徴とするコントロールボックス付き光変調器。Optical modulation with a control box in which a housing containing an optical modulation element that generates an optical signal modulated in response to an electrical signal and a control box containing a control means for controlling the optical modulation element are detachably coupled In the vessel
An optical modulator with a control box, wherein the housing is mechanically coupled to the control box and electrically connects the housing side and the control box side by the coupling.
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