JP4440091B2

JP4440091B2 - 光変調器

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Publication number: JP4440091B2
Application number: JP2004374119A
Authority: JP
Inventors: 敏夫坂根; 徳一宮崎; 薫日隈; 慎吾森
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: US7302120B2; JP2006178357A; US20060285787A1

Description

本発明は、光変調器に関し、特に、側波マルチキャリア多重（SCM）信号を光ファイバを用いて大出力で送信可能とするための光変調器に関する。

放送波やCATV波は、多チャンネル（CH）の映像や音声信号を、例えば、６MHz間隔にとった多数のRFキャリアを、それぞれのCHの映像、音声信号で強度変調したSCM信号である。光ファイバを用いて該SCM信号を伝送するため、ハイブリッド−ファイバー−同軸（HFC）システムあるいはFiber To The Premise（FTTP）システムにおいては、そのファイバ長、分配数などにより、半導体レーザ（LD）を上記SCM信号にて強度変調する直接変調（DM）方式や、ニオブ酸リチウム（LN）変調器を用いてLDなどの連続光を上記SCM信号にて強度変調する外部変調（EXT-M）方式のいずれかが採用されている。

直接変調方式は、強度変調に伴う周波数変化（チャープ）が大きく、ファイバの色分散により生じる複合２次（CSO）歪みにより、伝送距離が制限される。一方、外部変調方式においては、LN変調器が一般的に用いられるが、チャープが少なく、また変調器自体がCSO歪みを生じず、より長距離の伝送が可能である。

図1にLN変調器を用いたCATV用送信機（TX）の構成を示す。
１は光源、２はLN変調器、３はLN変調素子であり、４は位相変調部、５は強度変調部、６は強度変調部の動作点設定用のDC位相調整部をそれぞれ示す。
光源１には、位相雑音（RIN雑音）が小さくかつ線幅の小さなDFBレーザを用いる。波長帯は１．３μｍ帯が多く用いられてきたが、EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier）の普及に伴い１．５μｍが主流となってきている。

以下の説明では、１．５μｍ帯を中心に説明するが、１．３μｍ帯においてもEDFAを除き同様である。該DFBレーザ１は、APC回路７によってその出力パワーの安定化が図られる。LN変調器２の強度変調部には、SCM信号に係るマイクロ波（SCM-RF信号）が、ドライバ９を介して印加される。この際、その変調動作の中心である動作点は、ABC回路１０を介して制御され、DC位相調整部６に印加されるDC電圧（bias）を調整することにより、変調出力波形のｐ−ｐ強度の中間点（Quad）に設定されている。なお、ABC回路１０には、LN変調器の出力光がモニタされている。

SCM-RF信号源１２からのSCM-RF波は、７０MHzから８６０MHzに渡り6MHz間隔のキャリア（CHキャリア）を、アナログ映像ではVSB、デジタル映像ではOFDM及び64QAM方式で変調したRF信号である。
該強度変調によって、光出力のスペクトルは図２のように、周波数ｆ₀、パワーP₀の光源キャリアの両側に、f₀±（７０MHz〜８６０MHz）の変調スペクトル（DSB変調波）となる。ここで、＋符号側がUpper Side Band（USB）、−符号側をLower Side Band（LSB）とする。また、該変調スペクトルの強度は、各CHキャリアのRF信号強度に依存し、ここでは、スペクトル強度をPrとする。

強度比Pr／P₀は、各CHキャリア当たりの変調指数であり、LN変調器の直線性の関係から、通常、３％程度とされる。この場合、出力光（入射光周波数成分でありキャリア成分Po）のスペクトルバンド幅（FWHM）は、光源のスペクトル幅と変わらず、通常の伝送媒体である１．３μｍ用SSMF（Standard Single Mode Fiber）に入力すると、約９dBmで誘導ブリリアン散乱（SBS）を誘起し、これ以上にファイバへの入射光の出力を増しても、増加分は伝送されず入力側へ戻ってしまうという現象が生じる。

SBSを誘起するパワー閾値は、ファイバによって異なるが光源のスペクトル幅にも依存する。通常のDFBレーザはその線幅が約３MHzであり、この場合のSBS閾値が約９dBm（Pn）である。これに対し、何らかの手段で光源の等価スペクトル幅を増すと、その増加分△ν_Dに対し、以下の（１）式で与えられる様にSBS域値（Psbs）が増す。
Psbs／Pn＝10・log（１＋Δν_D／Δν_B）・・・・（１）
ここで、Δν_Bは、ファイバのブリリアン利得幅で、上記のSSMFにおいては約６５MHzである。例えば、Δν_Dを８６０MHzとすると、SBS閾値は１１．５dB増加する、すなわち、約２０dBmのSBS閾値となる。

Δν_Dを拡大するために、従来は図１に示す様に、LN変調素子３に位相変調部４を設け、周波数fmの単一周波数信号源１１からの信号を、増幅器８で増幅して位相変調部４を駆動し、変調指数が２以上の強位相変調し、光源のスペクトルを拡散し、拡散した各光源スペクトルに対しSCM-RF信号で強度変調を掛けるという方式が取られている。

この場合の変調波スペクトルを図３に示す。fmは通常、隣り合うUSB、LSBの重なりを生じない周波数とする。一般的にはfmは２GHz程度にとられる。該変調によって、図３のように、光源キャリアf₀はf₀±fm、f₀±２fm・・・と広がり、広がった各光源キャリアに対し、図示のように、それぞれSCM-RF信号による変調波USBn、LSBnの変調スペクトルを持つ（nは整数）。

各光源キャリアの大きさは、J_n ²（ｍ）で規定され、位相変調指数ｍによってその分布が変化する。例えば、n＝２までがほぼ同程度の大きさとなるｍ値を採用したとすると、光源スペクトル幅は８GHz程度となり、（１）式よりそのSBS閾値は約100倍に上昇する。

図１のような方式によって、SBS耐力は増し、高出力光を伝送ファイバに入力できるようになるが、逆にスペクトル幅が広がることによる障害も生じる。すなわち、１．３μｍ用単一モードファイバ（SMF）を１．５μｍ帯で使用すると、ファイバの色分散特性により、USBnとLSBnとの間で伝播遅延差が生じ、通常のホトダイオード（PD）による２乗検波において、検波RF波を歪ませるという問題が生じる。該場合のCSO歪みは、以下の非特許文献文献１にて示されており、（２）式にて表される。
CSO（dB）＝10・log｛Ncso［3／8（λ²／2πC・DL）²・Σm_pm ²（fm）⁴・mi］²｝
・・・・（２）
ここで、Ncsoは評価するCH数、m_pmは位相変調部の位相変調指数、miは強度変調指数、λは光中心波長、Cは真空光速、Dはファイバの色分散で約１７ps／nmkm、Lはファイバの長さ、Σは光キャリア数の和である。
M.R.Phillips et.al.，"hromatic dispersion effects inCATV analog lightwave system using externally modulated transmitters"，Optical Fiber Communication ‘96 Postdeadline papers17-2

（２）式が示すように、m_pm、fmによってCSO歪みが大幅に増加することを示しており、規定値（−６５dBc）（ｄBcはキャリアに対する値）を維持するためには、伝送距離Lを減じる必要があることを意味している。すなわち、SBS耐力を増すために位相変調部の変調度、変調周波数を増すとファイバの色分散によって、伝送距離が制限されると云う問題がある。
さらに、m_pmは２程度、fmは２GHz程度が用いられているが、これを実現するためには出力が数W（ワット）の高周波AMPが必要であり、システムとして要求される低消費電力化、コンパクト化にも反するという問題がある。

他方、以下の特許文献１に示すように、光源キャリアの出力を調整し、側波帯の出力との比を改善する方法も提示されている。図４にその構成の概略を示す。光源２０からの光を２１で分岐し、片方は位相変調器２２と強度変調器２３とにより、それぞれ同一周波数で位相変調されると共に、変調指数と位相関係とを調整してDSB強度変調される。他方は光位相シフター（調整器）２４で位相シフトされ、合波器２５で両者の干渉和をとり、干渉光を変調光として出力する。
特開２００１−１５９７５０号公報

上記構成による光スペクトル変化の様子を、図５に示す。光源２０からの光スペクトルは、図５（ａ）のように単一モード光を示している。位相変調器２２を通過すると、図５（ｂ）のように、単一の光源スペクトルは、複数の光源キャリアに分けられ、各光源キャリアに対し、強度変調器２３により強度変調が施されるため、図５（ｃ）のように、各光源キャリアを挟むように側波帯成分が発生する。他方、分岐部２１で分岐された別の光波は、位相調整器２４により、図５（ｄ）に示すように、逆位相状態にシフトされ、合波器２５で両者を合成した際には、図５（ｅ）に示すように、中央の光源スペクトルの光出力が、低下する状態となる。

図５（ｅ）に示す光変調システム全体から出射する光波について、従来の位相変調器及び強度変調器を用いた場合の変調光スペクトルである図５（ｃ）と比較すると、USBやLSBの側波帯の強度Prは同一であるが、光源キャリア成分P₀’がP₀に比べ大幅に減少し、変調指数mであるPr/P₀’がPr/P₀より大きくなる。そして、LN強度変調器はその変調曲線が正弦波特性であるため、Quad点を中心にRF強度変調をかけると奇関数的な変調となり、２次歪み成分を生じない。

RF信号を大きくしていくと、変調曲線が直線からずれていくため３次の歪み成分を始めとする奇数次の高調波成分が出てくる。LN変調器においては変調指数が０．１５程度でCTB
（Composite triple beat:３次歪み）が規格値（−６５dBc）に達してしまう。通常CH当たりのmは０．０３程度、CH数は１１０CHであり、この場合のtotalの変調指数m_tは０．３程度になる。また、この場合のCTBは−４０dBc程度となるため、一般には図１に示すように、歪み補正回路１３を信号源１２とドライバ９との間に設け、予めRF信号を強度変調器の歪みとは逆極性に歪ませておく方法がとられる。

図４の構成においては、図５（ｅ）に示すように、PrをLN変調器のリニアな強度変調の範囲に留め、光キャリアを減じて変調指数は０．３程度を保つことが可能となる。すなわち歪み補正回路１３が不要なシステムが可能となる。

しかしながら、光源キャリア成分であるP₀’を調整する際には、分岐部２１における分岐比が重要な役割を果たすにも拘らず、特許文献１においては、分岐比の調整に関しては何ら言及されていない。しかも、効果についての言及は歪み抑圧に制限されており、伝送距離に影響を及ぼすファイバ分散の問題については、何ら考慮されていない。
また、上述したように、位相変調部２２における変調周波数fmにより、CSO歪みが大幅に増加するにも拘らず、fmを低減することについても配慮なされていない。

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、等価的な光源スペクトル幅を光源キャリア成分を抑圧することによって変調指数を拡大し、SBSの影響を少なくすること、また該変調信号による側波帯スペクトルの片方を抑圧しファイバ分散の影響を少なくすることにより、より長距離の伝送を可能とする光変調器を提供することである。
また、これらの機能を一つの基板上に組み込む光変調器として実現し、周辺回路の低減を可能とすると共に、コストパフォーマンスの優れた光変調器を提供することにある。

請求項１に係る発明は、キャリア成分を有する入射光を２つの光波に分岐するための光分岐手段と、分岐された一方の光波を光変調し、該キャリア成分と片側のみの側波帯スペクトルとを有する光波を発生させるＳＳＢ変調手段と、分岐された他方の光波の該キャリア成分のスペクトル強度を抑制するように光強度を調整するための強度調整手段と、分岐された２つの光波の少なくとも一方の光波に対し、該キャリア成分の位相を逆位相状態となるように調整するための位相調整手段と、該ＳＳＢ変調手段、該強度調整手段、並びに該位相調整手段を経た、前記２つの光波を合波し出射光とする合波手段とを有することを特徴とする光変調器である。

また、請求項２に係る発明では、請求項１に記載の光変調器において、該ＳＳＢ変調手段は、２つの分岐導波路を有するマッハツェンダー型光導波路を有し、各分岐導波路を伝搬する光波に対し、位相差が９０°となる２つのＲＦ信号による電界が、各々に印加されることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の光変調器において、該強度調整手段は、２つの分岐導波路を有するマッハツェンダー型光導波路を有し、各分岐導波路を伝搬する光波の少なくとも一方にＤＣ電圧による電界が印加されていることを特徴とする。

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光変調器において、該光分岐手段又は該合波手段は、Ｙ字型分岐導波路又は方向性結合器のいずれかで構成されていることを特徴とする。

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光変調器において、該光分岐手段、該ＳＳＢ変調手段、該強度調整手段、該位相調整手段、及び該合波手段が、電気光学効果を有する同一の基板上に組み込まれていることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の光変調器において、該光分岐手段の前段、又は該光分岐手段と該ＳＳＢ変調手段との間に、位相変調手段を設けることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明では、請求項６に記載の光変調器において、該位相変調手段に印加する周波数は、該ＳＳＢ変調手段に印加する最大変調周波数より大きく、該最大変調周波数の２倍未満であることを特徴とする。

請求項１に係る発明により、出力光におけるキャリア成分に係る光強度を、強度調整手段により、任意に調整することが可能となるため、変調指数mを最適値に設定でき、SBSの影響を少なくし、ファイバへの入力を増加させることが可能となる。しかも、ＳＳＢ変調手段により片側の側波帯スペクトルが抑圧されているため、ファイバの分散によるCSO歪みの発生も抑制することが可能となり、長距離伝送を実現できる。

請求項２に係る発明により、ＳＳＢ変調手段が、２つの分岐導波路を有するマッハツェンダー型光導波路を有し、各分岐導波路を伝搬する光波に対し、位相差が９０°となる２つのＲＦ信号による電界が、各々に印加されているため、簡単な光及び電気回路構成で、キャリア成分が残存すると共に片側の側波帯スペクトルの発生を抑制した光スペクトルを、効率的に発生することが可能となる。

請求項３に係る発明により、強度調整手段が、２つの分岐導波路を有するマッハツェンダー型光導波路を有しているため、ＳＳＢ変調手段と同様な光導波路構造を形成でき、光分岐手段により分岐された各光波において、光導波路構造の違いによる光波の強度及び位相のズレなどの発生を抑制することができる。

請求項４に係る発明により、光分岐手段又は合波手段が、Ｙ字型分岐導波路又は方向性結合器のいずれかで構成されているため、簡単構成で光の分岐・合波を達成することが可能であり、必要に応じてＹ字型分岐導波路や方向性結合器に制御電極を設け、結合部分に印加される電界の強さを調整することにより、分岐比や合波の程度を簡単に調整することも可能となる。

請求項５に係る発明により、光分岐手段、ＳＳＢ変調手段、強度調整手段、位相調整手段、及び合波手段が、電気光学効果を有する同一の基板上に組み込まれているため、光変調器自体をコンパクト化し、周辺回路の部品点数などが低減され、コストパフォーマンスの優れた光変調器を提供することができる。

請求項６に係る発明により、光分岐手段の前段、又は該光分岐手段とＳＳＢ変調手段との間に、位相変調手段を設けるため、光源キャリアを複数に展開することが可能となり、スペクトル幅を広げることができる。このため、SBSの影響を少なくでき、ファイバへの入力の増加を図ることが可能となる。

請求項７に係る発明により、位相変調手段に印加する周波数fmは、ＳＳＢ変調手段に印加する最大変調周波数より大きく、該最大変調周波数の２倍未満であるため、従来の位相変調手段を用いた場合と比較し、周波数fmを低減することが可能となり、CSO歪みを効果的に抑制することが可能となる。しかも、この周波数fmは、従来（従来は、側波帯を発生する強度変調器に印加する最大周波数の２倍以上）の約半分程度まで低下させることも可能であり、格段にCSO歪みが低減される。

以下、本発明について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明に係る光変調器は、図６に示すように、単一モード光のようなキャリア成分を有する入射光を２つの光波に分岐するための光分岐手段３０と、分岐された一方の光波を光変調し、該キャリア成分と片側のみの側波帯スペクトルとを有する光波を発生させるＳＳＢ変調手段３１と、分岐された他方の光波の該キャリア成分のスペクトル強度を抑制するように光強度を調整するための強度調整手段３２と、分岐された２つの光波の少なくとも一方の光波に対し、該キャリア成分の位相を逆位相状態となるように調整するための位相調整手段３３と、該ＳＳＢ変調手段３１、該強度調整手段３２、並びに該位相調整手段３３を経た、前記２つの光波を合波し出射光とする合波手段３４とを有することを特徴とする。

本発明の光変調器に入射する光波には、上述した単一モードを有する光波のみに限らず、所定周波数間隔で離散した多波長光を入射することも可能である。光源としては、DFBレーザを利用し、波長・出力を安定させるため、適宜、光源に自動出力制御回路（APC回路）を設置することも可能である。また、多波長光を利用する場合には、複数の半導体レーザを設け、各光源から出射する光波を合波して導入することも可能であるが、後述するように、位相変調手段を用いて単一モード光を複数の光源スペクトルに展開しても良い。

光変調器を構成する光分岐手段３０、ＳＳＢ変調手段３１、強度調整手段３２、位相調整手段３３、及び合波手段３４には、光カプラー、電界吸収型光変調器、導波路型光変調器など、各種の既存光学部品を利用し、構成することが可能である。本発明では、部品点数の削減、組立作業の低減、さらには信頼性の高い製品を形成するため、図７に示すように、電気光学効果を有する単一の基板４１上に、必要な光学素子を組み込むことが好ましい。

光変調器に用いる電気光学効果を有する基板としては、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）、及び石英系の材料から構成される。また、基板上の光導波路は、Ｔｉなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させることにより形成することができる。さらに、変調電極や変調電極を取り巻く接地電極などの各種の電極が、Ｔｉ・Ａｕの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより、基板表面に形成される。また、必要に応じて光導波路形成後の基板表面に誘電体ＳｉＯ_２等のバッファ層を設けることも可能である。

光変調器を構成する基板４１には、入射用光ファイバ４０及び出射用光ファイバ５０が各々、接続されている。以下、光変調器内の構成に関し、図６と図７とを対比しながら、各手段の構成を詳述する。図６の光分岐手段３０に相当するのが、図７の方向性結合器４２である。光分岐手段３０としては、方向性結合器に限らず、Ｙ字型分岐導波路を利用することも可能である。また、分岐する光波の出力を調整するため、分岐部に制御電極を配置する構成を採用することもできる。

光分岐手段から分岐された各光波は、マッハツェンダー型光導波路４３及び４６を通過し、合波手段３４である方向性結合器４９で合波される。合波手段３４に関しても光分岐手段３０と同様に、Ｙ字型分岐導波路を利用したり、合波状態を制御するため制御電極を配置することも可能である。このように２つのマッハツェンダー型光導波路を用いているため、光分岐手段により分岐された各光波において、構造の似かよった光導波路を伝搬することとなり、光変調動作を行わない場合には、光波の強度差や位相差などの発生を極力抑制することができる。

ＳＳＢ変調手段３１としては、マッハツェンダー型光導波路４３の各分岐導波路に対応して変調電極４４，４５を設け、ＲＦ信号源５２からのＲＦ信号を９０°移相器５１により、位相差が９０°となる２つのＲＦ信号とし、各変調電極４４，４５に印加する。図７では、説明を簡略化するため、接地電極は図示されていない。ＳＳＢ変調に際して変調動作点を調整する際には、ＤＣバイアス電源５３より変調信号のバイアスを調整することができる。また、９０°移相器５１から各変調電極４４，４５までの信号導入線路に関しては、位相差を保持しながら適切に変調電極に到達できるよう、線路の一部を湾曲させるなどの工夫を行い、各信号導入線路の長さや幅を調整することが望ましい。
これにより、図８（ａ）に示す光変調器自体又はＳＳＢ変調手段３１に入力される光源スペクトルは、図８（ｂ）に示すような、光源キャリアが残存しかつ片側の側波帯が抑圧された光スペクトルを、ＳＳＢ変調手段３１から出力することとなる。光源キャリア成分の光出力をP₀とし、側波帯の平均出力をPrとする。

次に、光分岐手段３０から分岐した他の光波を変調する強度調整手段３２及び位相調整手段３３について説明する。
強度調整手３２は、図７に示すように、マッハツェンダー型光導波路４６により構成される。マッハツェンダー型光導波路４６の分岐導波路の一方又は両方には、強度調整用ＤＣバイアス電極４７が設けられ、強度調整用ＤＣ電源５４から所定の電圧が印加されるよう構成されている。強度調整用ＤＣバイアス電極を２つの分岐導波路に対して形成する場合には、各分岐導波路に印加する電界の向きが互いに逆向きになるよう電圧値を調整することで、強度調整手段に使用されるＤＣ電圧の低下を実現することができる。
この強度調整手段３２により、強度調整手段に入力される前の光源スペクトルである図８（ａ）は、図８（ｃ）のように光源スペクトル強度が抑制された光スペクトルに変換されることとなる。強度が調整された光スペクトルの光出力をP₁とする。

位相調整手段３３は、図７に示すように、強度調整手段３２の後段であり合波手段３４の前段となる位置に、光導波路に沿って位相調整用ＤＣバイアス電極４８を配置することで構成される。位相調整用ＤＣバイアス電極４８には、位相調整用ＤＣ電源５５から所定の電圧が印加されている。この位相調整手段３３により、強度調整手段３２を通過した光スペクトル（図８（ｃ））は、図８（ｄ）のように、逆位相状態にシフトされた光出力となる。位相が逆状態であることも考慮して、このときの光スペクトルの光出力を−P₁とする。
そして、位相調整手段３３を通過した図８（ｄ）の光波と、先のＳＳＢ変調手段３１を通過した図８（ｂ）の光波とは、合波手段３４で合波され、光源スペクトルの光出力P₀’（＝P₀-P₁）となる。
なお、位相調整手段３３の位置は、図７に示したものに限らず、例えば、ＳＳＢ変調手段３１の前後段、強度調整手段３２の前段、又は強度調整手段３２を構成するマッハツェンダー型光導波路内に組み込むことも可能である。

本発明に係る光変調器の変調指数は、Pr/P₀’であり、従来のPr/P₀より値が大きくなる。このため、SBSの影響を少なくし、ファイバへの光入力を増加させることが可能となる。しかも、出力光におけるキャリア成分に係る光強度を、強度調整手段により、任意に調整することが可能となるため、変調指数mを最適値に設定することが可能となる。さらには、ＳＳＢ変調手段により片側の側波帯スペクトルが抑圧されているため、ファイバの分散によるCSO歪みの発生も抑制することが可能となり、長距離伝送を実現できる。

次に、本発明に係る光変調器の他の実施例について説明する。
図９は、図６に示した光変調器において、光分岐手段３０とＳＳＢ変調手段３１との間に、位相変調手段６０を設け、例えば、単一モード光である光源スペクトルを複数の光源キャリア成分に展開する手段を組み込んだものである。
また、図１１は、光分岐手段３０の前段に位相変調手段６１を設け、同様に複数の光源キャリア成分に展開する手段を用いたものである。

このように、光源スペクトル成分を複数に展開することにより、光ファイバのSBSに対する耐力を高め、高出力光を光ファイバに入力できるように、構成することが可能となる。
しかも、本発明における光変調器では、側波帯は片側のみにしか発生しないため、図１０に示すように、例えば、各光源キャリア（f₀，f₀±fm，f₀±２fm，・・・・。f₀は光変調器に入力される単一モード光の周波数、fmは位相変調手段に印加されるRF信号の周波数である。）の右側のみにUSBを生じる状態となる。これにより、位相変調手段に印加するRF信号の周波数fmも、従来のように、LSBとUSBの両方の側波帯を隣り合う光源キャリア内に配置する場合と比較し、約半分程度にまで抑制することが可能となる。結果として、CSO歪みを大幅に改善することができる。
位相変調手段に印加する周波数fmは、ＳＳＢ変調手段に印加する最大変調周波数Δｆより大きければ良く、従来の光変調器では実現できない、該最大変調周波数の２倍未満とすることにより、光変調器の特性を改善することができる。

なお、図９の光変調器においては、強度調整手段３２及び位相調整手段３３を通過した光波は、単一モード光の周波数f₀とおなじ周波数の光源キャリア成分しか減少させないが、図１１の光変調器においては、全ての光源キャリア成分（f₀，f₀±fm，f₀±２fm，・・・）に対して光出力の減少を生じさせることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、等価的な光源スペクトル幅を光源キャリア成分を抑圧することによって変調指数を拡大し、SBSの影響を少なくすること、また該変調信号による側波帯スペクトルの片方を抑圧しファイバ分散の影響を少なくすることにより、より長距離の伝送を可能とする光変調器を提供することが可能となる。
また、これらの機能を一つの基板上に組み込む光変調器として実現し、周辺回路の低減を可能とすると共に、コストパフォーマンスの優れた光変調器を提供することができる。

従来のLN変調器を用いたCATV用送信機の概略図である。図１の強度変調により発生する光出力スペクトルの様子を示す図である。図１の光変調器から出力される光スペクトルの様子を示す図である。他の従来例である光変調器の概略ブロック図である。図４の光変調器における光スペクトルの変化の様子を示す図である。本発明に係る光変調器の概略ブロック図である。単一基板上に形成された光変調器を示す概略図である。図６又は７の光変調器における光スペクトルの変化の様子を示す図である。本発明に係る他の実施例を示す概略ブロック図である。図９又は１１に係る光変調器の出力光のスペクトル分布の様子を示す図である。本発明に係るさらに別の実施例を示す概略ブロック図である。本発明の第５の実施例を示す図である。

符号の説明

１ DFBレーザ
２ LN変調器
３ LN変調素子
４位相変調部
５強度変調部
６ DC位相調整部
７ APC回路
８増幅器
９ドライバ
１０ ABC回路
１１単一周波数信号源
１２ SCM−RF信号源
１３歪み補正回路
２０光源
２１分岐器
２２位相変調器
２３強度変調器
２４位相調整器
２５合波器
３０光分岐手段
３１ＳＳＢ変調手段
３２強度調整手段
３３位相調整手段
３４合波手段
４０入射用光ファイバ
４１基板
４２，４９方向性結合器
４３，４６マッハツェンダー型光導波路
４４，４５変調電極
４７強度調整用ＤＣバイアス電極
４８位相調整用ＤＣバイアス電極
５０出射用光ファイバ
５１９０°移相器
５２ＲＦ信号源
５３ＤＣバイアス電源
５４強度調整用ＤＣ電源
５５位相調整用ＤＣ電源
６０，６１位相変調手段

Claims

キャリア成分を有する入射光を２つの光波に分岐するための光分岐手段と、
分岐された一方の光波を光変調し、該キャリア成分と片側のみの側波帯スペクトルとを有する光波を発生させるＳＳＢ変調手段と、
分岐された他方の光波の該キャリア成分のスペクトル強度を抑制するように光強度を調整するための強度調整手段と、
分岐された２つの光波の少なくとも一方の光波に対し、該キャリア成分の位相を逆位相状態となるように調整するための位相調整手段と、
該ＳＳＢ変調手段、該強度調整手段、並びに該位相調整手段を経た、前記２つの光波を合波し出射光とする合波手段とを有することを特徴とする光変調器。
請求項１に記載の光変調器において、該ＳＳＢ変調手段は、２つの分岐導波路を有するマッハツェンダー型光導波路を有し、各分岐導波路を伝搬する光波に対し、位相差が９０°となる２つのＲＦ信号による電界が、各々に印加されることを特徴とする光変調器。
請求項１又は２に記載の光変調器において、該強度調整手段は、２つの分岐導波路を有するマッハツェンダー型光導波路を有し、各分岐導波路を伝搬する光波の少なくとも一方にＤＣ電圧による電界が印加されていることを特徴とする光変調器。
請求項１乃至３のいずれかに記載の光変調器において、該光分岐手段又は該合波手段は、Ｙ字型分岐導波路又は方向性結合器のいずれかで構成されていることを特徴とする光変調器。
請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器において、該光分岐手段、該ＳＳＢ変調手段、該強度調整手段、該位相調整手段、及び該合波手段が、電気光学効果を有する同一の基板上に組み込まれていることを特徴とする光変調器。
請求項１乃至５のいずれかに記載の光変調器において、該光分岐手段の前段、又は該光分岐手段と該ＳＳＢ変調手段との間に、位相変調手段を設けることを特徴とする光変調器。
請求項６に記載の光変調器において、該位相変調手段に印加する周波数は、該ＳＳＢ変調手段に印加する最大変調周波数より大きく、該最大変調周波数の２倍未満であることを特徴とする光変調器。