JP4696264B2 - 強度バランス機能を有する光fsk/ssb変調器 - Google Patents
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Description
以下,図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1は,本発明の光変調器の基本構成を示す概略図である。図1に示されるように,本発明の第一の側面に係る光変調器は,第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)(2)と;第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)(3)と;光信号の入力部(4)と,前記光信号が前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)と前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)とへ分岐する分岐部(5)と,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)と,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)と,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)と前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)から出力される光信号が合波される合波部(6)と,前記合波部で合波された光信号が出力される光信号の出力部(7)とを含むメインマッハツェンダー導波路(MZC)(8)と;前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)を構成する2つのアームにラジオ周波数(RF)信号を入力するための第1の電極(RFA電極)(9)と;前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)を構成する2つのアームにラジオ周波数(RF)信号を入力するための第2の電極(RFB電極)(10)と;前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に電圧を印加して,前記前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)からの出力信号と前記前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)からの出力信号との位相差を制御する為のメインマッハツェンダー電極(電極C)(11)と;前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)のうち前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)の合波部から,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)の合波部(6)の間の導波路部分に設けられ,前記導波路部分を伝播する光信号の強度を変調するための強度変調器(12)を具備する。
光変調器の動作を以下に説明する。サブマッハツェンダー導波路の並列する4つの光位相変調器(これらはRFA電極,RFB電極を構成する)に,たとえば,位相が90°ずつ異なる正弦波RF信号を印加する。また,光に関しても,たとえば,それぞれの位相差が90°となるようにバイアス電圧をDCA電極,DCB電極に印加する。これらの電気信号の位相差や光信号の位相差は,適宜調整すればよいが,基本的には90°の整数倍ずれるように調整する。
光導波路の形成方法としては,チタン拡散法等の内拡散法やプロトン交換法など公知の形成方法を利用できる。すなわち,本発明の光FSK変調器は,例えば以下のようにして製造できる。まず,ニオブ酸リチウムのウエハー上に,フォトリソグラフィー法によって,チタンをパターニングし,熱拡散法によってチタンを拡散させ,光導波路を形成する。この際の条件は,チタンの厚さを100〜2000オングストロームとし,拡散温度を500〜2000℃とし,拡散時間を10〜40時間としすればよい。基板の主面に,二酸化珪素の絶縁バッファ層(厚さ0.5−2μm)を形成する。次いで,これらの上に厚さ15−30μmの金属メッキからなる電極を形成する。次いでウエハーを切断する。このようして,チタン拡散導波路が形成された光変調器が形成される。
光変調器の好ましい態様は,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)(8)の分岐部(5)には非対称方向性結合器が設けられ,前記非対称性方向性結合器によって,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)に分波される光信号の強度が,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)に分波される光信号の強度よりも強くなるように制御されるものである。
特に図示しないが,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)のうち前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)の合波部から,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)の合波部(6)の間の導波路部分に設けられ,前記導波路部分を伝播する光信号の強度を変調するための強度変調器(12)を具備するものは,本発明の別の好ましい実施態様である。
図5は,本発明の第4の実施態様に係る光変調器の概略構成図である。図5に示されるとおりこの態様に係る光変調器は,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)を構成する2つのアームのいずれか,又は前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)を構成する2つのアームのうちいずれか1つの導波路又は2つ以上の導波路には,当該導波路を伝播する光信号の強度を変調するための強度変調器(13)を具備する。
図6は,本発明の第5の実施態様に係る光変調器の概略構成図である。図6に示されるとおり,この光変調器は,基本的には先に説明した図1に示される光変調器と同様の構成を採用するが,前記メインマッハツェンダー電極(電極C)(11)として,メインマッハツェンダー導波路(MZC)のうち,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)の出力部と前記合波部との間の導波路の少なくとも一部に沿うように設けられた第1のメインマッハツェンダー用電極(MZCA電極)(14)と;メインマッハツェンダー導波路(MZC)のうち,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)の出力部と前記合波部との間の導波路の少なくとも一部に沿うように設けられた第2のメインマッハツェンダー用電極(MZCB電極)(15)とを具備する。
第2のメインマッハツェンダー用電極(MZCB電極)(12)は,メインマッハツェンダー導波路(MZC)のうち,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)の出力部と前記合波部との間の導波路の少なくとも一部に沿うように設けられた電極であり,これについてはMZCA電極(11)と同様である。なお,第1のメインマッハツェンダー用電極(MZCA電極)及び前記第2のメインマッハツェンダー用電極(MZCB電極)は,それぞれが設けられる導波路部分を光位相変調器として機能させるものであってもよい。
本発明の光変調器の好ましい態様は,前記第1の電極(RFA電極)(9),第2の電極(RFB電極)(10),及び前記メインマッハツェンダー電極(電極C)(11)に信号を与える信号源を制御するための制御部であって,前記信号源を(i) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)からの出力が大きくなるように,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に印加するバイアス電圧及び前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)及び前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)に印加するバイアス電圧を調整し,(ii) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)からの出力が小さくなるように,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に印加するバイアス電圧を調整し,(iii) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)からの出力が小さくなるように,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)又は前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)のバイアス電圧を減少させ,(iv) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)の出力が小さくなるように,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に印加するバイアス電圧を調整するように動作させるものを具備する,上記の光変調器である。
基本的には以下の工程を含むものである。(i) メインMZ導波路からの出力が大きくなるように,メインMZ電極(電極C)のバイアス電圧及び2つのサブMZ電極のバイアス電圧を調整する工程と,(ii)メインMZ導波路からの出力が小さくなるように,電極Cのバイアス電圧を調整する工程と,(iii) メインMZ導波路からの出力が小さくなるように,いずれかのサブMZ電極のバイアス電圧を減少させる工程と,(iv)メインMZ導波路の出力が小さくなるように,電極Cのバイアス電圧を調整する工程とを含む。なお,上記(iii)と(iv)の工程を繰り返し行うことは,本発明の好ましい実施態様である。以下では,各工程について説明する。
この工程は,メインMZ導波路からの出力が大きくなるように(好ましくはできるだけ大きくなるように,より好ましくは最大となるように),電極Cのバイアス電圧及び2つのサブMZ電極のバイアス電圧を調整する工程である。メインMZ導波路は,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,各MZ電極に印加するバイアス電圧を調整してもよい。
この工程は,メインMZ導波路からの出力光の強度が小さくなるように,メインMZ電極に印加されるバイアス電圧を調整するための工程である。メインMZ導波路は,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,メインMZ電極に印加するバイアス電圧を調整してもよい。
この工程では,メインMZ導波路からの出力が小さくなるように,いずれかのサブMZ電極のバイアス電圧を減少させる。この工程では,いずれか一方のサブMZ電極のバイアス電圧を減少させた場合に,メインMZ導波路からの出力が小さくなるので,そのメインMZ導波路からの出力が小さくなる方のサブMZ電極のバイアス電圧を小さくするように制御する。この工程で,減少又は増加する電圧値は,予め決めておいてもよい。このような変化電圧値として,0.01V〜0.5Vがあげられ,好ましくは0.05V〜0.1Vである。本工程によりメインMZ導波路からの出力強度が減少する。メインMZ導波路は,たとえば,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,バイアス電圧を調整してもよい。
この工程は,メインMZ導波路の出力が小さくなるように,電極Cのバイアス電圧を調整するための工程である。メインMZ導波路は,たとえば,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,バイアス電圧を調整してもよい。なお,本工程,又は前記(iii)の工程と本工程とを,繰り返し行っても良い。
本発明の第2の側面に係る光通信システムは,光変調器(1)と,前記光変調器からの出力信号を復調する復調器(21)と,前記光変調器と復調器とを連結する光路とを具備する。図7は,本発明のFSK復調器の基本構成を示す図である。図7に示されるように,本発明のFSK復調器(21)は,光信号をその波長に応じて分波する手段(22)と,前記分波器により分波される2つの光の遅延時間を調整する手段(23)と,前記分波器により分波された一方の光信号を検出するため手段(24)と,前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための手段(25)と,前記第1の光検出器の出力信号と,前記第2の光検出器の出力信号との差分を計算する手段(26)とを具備する光通信システムである。なお,図中31は,先に説明した光変調器(1)を示し,32は光源を示し,33は光ファイバなどの光路を示し,34はコンピュータなどの制御装置を示す。
図8は,本発明の第3の側面に係る無線信号発生装置の基本構成を示すブロック図である。図8に示されるとおり,無線信号発生装置は,光源と接続可能な光変調器(1)と,前記変調光信号発生装置からの出力光を検出する光検出器(36)と,前記光検出器が検出した光信号を無線信号へと変換するアンテナ(35)とを具備する。
2第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)
3第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)
4入力部
5分岐部
6合波部
7出力部
8メインマッハツェンダー導波路(MZC)
9第1の電極(RFA電極)
10第2の電極(RFB電極)
11メインマッハツェンダー電極(電極C)
12強度変調器
Claims (6)
- 第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)(2)と; 第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)(3)と; 光信号の入力部(4)と,前記光信号が前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)と前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)とへ分岐する分岐部(5)と,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)と,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)と,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)と前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)から出力される光信号が合波される合波部(6)と,前記合波部で合波された光信号が出力される光信号の出力部(7)とを含むメインマッハツェンダー導波路(MZC)(8)と; 前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)を構成する2つのアームにラジオ周波数(RF)信号を入力するための第1の電極(RFA電極)(9)と; 前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)を構成する2つのアームにラジオ周波数(RF)信号を入力するための第2の電極(RFB電極)(10)と; 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に電圧を印加して,前記前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)からの出力信号と前記前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)からの出力信号との位相差を制御する為のメインマッハツェンダー電極(電極C)(11)と; 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)のうち前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)の合波部から,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)の合波部(6)の間の導波路部分に設けられ,前記導波路部分を伝播する光信号の強度を変調するための強度変調器(12)を具備する, 光変調器であって, 前記メインマッハツェンダー導波路(MZ C )(8)の分岐部(5)には非対称方向性結合器が設けられ, 前記非対称性方向性結合器によって,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZ A )に分波される光信号の強度が,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZ B )に分波される光信号の強度よりも強くなるように制御され, 前記強度変調器(12)は,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZ A )からの出力信号のうち抑圧したい成分の信号強度を前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZ B )における対応する成分の信号強度と同じくなるように調整し,これにより合波部(6)で前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZ A )及び第2のサブマッハツェンダー導波路(MZ B )からの光信号が合波される際に前記抑圧したい成分が抑圧される 光変調器。
- 前記非対称性方向性結合器は,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZ A )に分波される光信号の強度が,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZ B )に分波される光信号の強度の1.01倍以上5倍以下にするものである,請求項1に記載の光変調器。
- 前記非対称性方向性結合器は,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZ A )に分波される光信号の強度が,前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZ B )に分波される光信号の強度の1.1倍以上3倍以下にするものである,請求項1に記載の光変調器。
- 前記第1の電極(RFA電極)(9),第2の電極(RFB電極)(10),及び前記メインマッハツェンダー電極(電極C)(11)に信号を与える信号源を制御するための制御部であって,前記信号源を (i) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)からの出力が大きくなるように,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に印加するバイアス電圧及び前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)及び前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)に印加するバイアス電圧を調整し, (ii) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)からの出力が小さくなるように,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に印加するバイアス電圧を調整し, (iii) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)からの出力が小さくなるように,前記第1のサブマッハツェンダー導波路(MZA)又は前記第2のサブマッハツェンダー導波路(MZB)のバイアス電圧を減少させ, (iv) 前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)の出力が小さくなるように,前記メインマッハツェンダー導波路(MZC)に印加するバイアス電圧を調整するように動作させるものを具備する, 請求項1に記載の光変調器。
- 光単側波帯変調器又は光周波数シフトキーイング変調器である請求項1に記載の光変調器。
- 請求項1に記載の光変調器と,前記光変調器からの出力信号を復調する復調器(21)と, 前記光変調器と復調器とを連結する光路とを具備し; 前記復調器は,光信号をその波長に応じて分波する手段(22)と, 前記分波器により分波される2つの光の遅延時間を調整する手段(23)と, 前記分波器により分波された一方の光信号を検出するため手段(24)と, 前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための手段(26)と, 前記第1の光検出器の出力信号と,前記第2の光検出器の出力信号との差分を計算する手段(27)とを具備する, 光通信システム。
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