JP4946527B2 - 液晶光部品の光出力信号のａｃ変調雑音補償方法、およびａｃ変調雑音補償型液晶光部品 - Google Patents
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Description
本発明は液晶を用いて光信号の強度変調を行う液晶光部品に関し、特に、ＡＣ電気信号により液晶を駆動する液晶光部品に関する。
液晶を用いて光信号の強度調節を行う技術として、特許文献１（特開２００１−１３４７７号公報）や特許文献２（特開２００５−２０２２７１号公報）に開示されるものがある。
特許文献１に開示される液晶光減衰器は、外部から入射する光をＰ偏光とＳ偏光に分離する偏光分離手段と、Ｐ偏光とＳ偏光が入射する液晶素子と、該液晶素子を通ったＰ偏光とＳ偏光を合波して出射する偏光合成手段と、を備え、液晶素子に１０ＫＨｚの正弦波電圧（ＡＣ電気信号）を印加し、その印加電圧値により液晶素子の透過光量を制御するものである。
特許文献２には、図１、図２、明細書の段落００１２ないし００１４に光導波路型液晶の可変光減衰器が開示されている。この可変光減衰器は、主コア１と、主コア１に近接配置され、配向膜７Ａ，７Ｂと接する液晶が充填された副コア４と、副コア４に対して主コア１とは反対側となる位置に設けられた一対の電極からなるもので、電極に印加する電圧により液晶の屈折率を変化させることで、主コア１から副コア４への光エネルギーの乗り移り量を制御して主コア１の出力側での光強度を変調するものである。
特開２００１−１３４７７号公報
特開２００５−２０２２７１号公報
液晶を利用した光部品のうち、特許文献１に記載される液晶光減衰器のように、ＡＣ電気信号により液晶素子を駆動する場合、ＡＣ電気信号の立上り及び立下り時に、液晶分子の方位が電圧印加時の方向から印加電圧を切った時の方向に向かって揺り戻されることで、液晶セル透過後の光ビームの偏光面が電圧非印加時の方向に向かって瞬時的に回転し、これに伴い出力光信号に強度変調が発生し雑音として重畳されるため、信号伝送特性が劣化する可能性がある。このことは、電圧により液晶の屈折率制御を行う特許文献２に記載されるものでも同様である。
特に、減衰量が駆動電圧振幅に応じて増加するノーマリオン型の可変光減衰器では、大きな減衰量を得るためには液晶セルに印加する駆動電圧（ＡＣ振幅）を増やす必要があり、この時駆動電圧に伴ってＡＣ変調雑音も増加し、信号伝送特性が劣化する可能性が有るため、可変光減衰器で使用できる可変範囲を大きく確保することが出来ないという問題がある。
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ＡＣ変調雑音を補償する方法、及びＡＣ変調雑音補償型の液晶光部品を実現することを目的とする。
本発明のＡＣ変調雑音補償型液晶光部品は、ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品において、
与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させ、入射した直線偏光を前記液晶セルに向けて出射する偏光面回転器と、
前記液晶駆動信号を入力し、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給する信号波形演算器を有することを特徴とするＡＣ変調雑音補償型液晶光部品。
与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させ、入射した直線偏光を前記液晶セルに向けて出射する偏光面回転器と、
前記液晶駆動信号を入力し、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給する信号波形演算器を有することを特徴とするＡＣ変調雑音補償型液晶光部品。
本発明の他の形態によるＡＣ変調雑音補償型液晶光部品は、ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品において、
前記液晶セルの出射光に対して、与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させる偏光面回転器と、
前記液晶駆動信号を入力し、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給する信号波形演算器を有することを特徴とする。
前記液晶セルの出射光に対して、与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させる偏光面回転器と、
前記液晶駆動信号を入力し、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給する信号波形演算器を有することを特徴とする。
本発明の液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法は、ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品で行われる液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法において、
与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させ、入射した直線偏光を前記液晶セルに向けて出射する偏光面回転器を設け、
前記液晶駆動信号より、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給することを特徴とする。
与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させ、入射した直線偏光を前記液晶セルに向けて出射する偏光面回転器を設け、
前記液晶駆動信号より、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給することを特徴とする。
本発明の他の形態による液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法は、ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品で行われる液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法において、
前記液晶セルの出射光に対して、与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させる偏光面回転器を設け、
前記液晶駆動信号より、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給することを特徴とする。
前記液晶セルの出射光に対して、与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させる偏光面回転器を設け、
前記液晶駆動信号より、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給することを特徴とする。
本願発明では、信号波形演算器によって液晶駆動信号から生成した補償電気信号により液晶セル透過前の光ビームの偏光面を回転させることで、液晶駆動信号の立上り及び立下り時に起こる液晶セル透過後の光ビームの偏光面回転を相殺し、出力光信号に重畳されるＡＣ変調雑音を除去する。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。本実施例は、入力側ファイバコリメータ１、偏光分離器２、偏光面回転器３、液晶セル４、偏光合成器５、出力側ファイバコリメータ６、信号波形演算器７およびＡＣ信号源１２より構成されている。
偏光分離器２は入力側ファイバコリメータ１から入力された光ビームを正常光と異常光の直交する２つの偏光ビームに分離する。例として、液晶セル４がＴＮモードで動作するとして以下に説明する。
液晶セル４は、入力された光ビームに対して、ＡＣ信号源１２より出力されるＡＣ電気信号である液晶駆動信号１１の振幅によって決まる偏光面の回転を行う。例えば、印加されるＡＣ電気信号の振幅が０の場合、偏光面は９０度回転し、ＡＣ電気信号の振幅が大きくなるに従って偏光面の回転角は減少する。
液晶セル４を通過した光ビームは後方の偏光合成器５によって合成され、出力側ファイバコリメータ６に結合する。以上の構成は従来の液晶光部品の構成と同様である。
本発明の特徴的な構成要素となる偏光面回転器３は、信号波形演算器７より印加された補償電気信号１０に従って、偏光分離器２を通過した光ビームの偏光面を回転させる。
信号波形演算器７は、線形演算器、積分演算器等から構成され、入力された液晶駆動信号１１から補償電気信号１０を生成する。尚、偏光分離器２、偏光合成器５、偏光面回転器３は、それぞれ、例えば酸化ルチル、ニオブ酸リチウム等の強誘電結晶を用いる。
次に、偏光面回転器３の動作を図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すタイムチャートを使用して説明する。
一般に、図２（ａ）に示されるような、有限な立上りおよび立下り時間を有する液晶駆動信号１１が液晶セル４に与えられると、液晶駆動信号１１の立上り時および立下り時に、液晶セル４透過後の光ビームには偏光面の回転が起こり、これに伴い、図２（ｂ）に示すように出力光信号に強度変調雑音が重畳される。
信号波形演算器７は、液晶駆動信号１１を入力し、液晶駆動信号１１から図２（ｃ）に示すような補償電気信号１０を生成する。補償電気信号１０は、図２（ｂ）に示した強度変調雑音量に対応するもので、偏光面回転器３に出力される。偏光面回転器３は、液晶セル４による偏光面の回転方向と逆向きの偏光面回転を行うもので、補償電気信号１０を偏光面回転器３に印加することにより、液晶駆動信号１１の立上り及び立下り時に起こる液晶セル４透過後の光ビームの偏光面回転と逆向き且つ等量の偏光面回転が起こる。
このように、本実施例においては、液晶駆動信号１１と同期して発生する液晶セル４での偏光面の回転（強度変調雑音）は、偏光面回転器３による逆位相かつ等量の偏光面の回転により相殺され、出力光信号に重畳されていたＡＣ強度変調雑音の発生を防止することができる。
本発明の他の実施例としては以下が挙げられる。
基本的構成は上記の通りであるが、偏光回転器は液晶セル４の後方に配置することも、また異常光、正常光の２つの光ビームそれぞれの位置に分離して配置することも可能である。
なお、上記実施例の、入力側ファイバコリメータ１、出力側ファイバコリメータ６、偏光分離器２、偏光合成器５、偏光面回転器３は、平面光導波路にハイブリッドまたはモノリシックに集積する構成としてもよい。
また、ＴＮモード動作の液晶セルを例に本発明の説明を行ったが、ＥＣＢモード等のＴＮモード動作以外の動作モードで駆動する液晶セルでのＡＣ変調雑音に対しても、液晶駆動信号を基に補償信号を合成し、偏光面の回転角の代わりに液晶セル通過前の光ビームにおける位相差（偏光分離器の光学軸方向に並行または垂直な直交する２偏光成分間の位相差）を制御することでＡＣ変調雑音の補償が可能である。
１ 入力側ファイバコリメータ
２ 偏光分離器
３ 偏光面回転器
４ 液晶セル
５ 偏光合成器
６ 出力側ファイバコリメータ
７ 信号波形演算器
１２ ＡＣ信号源
２ 偏光分離器
３ 偏光面回転器
４ 液晶セル
５ 偏光合成器
６ 出力側ファイバコリメータ
７ 信号波形演算器
１２ ＡＣ信号源
Claims (4)
- ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品において、
与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させ、入射した直線偏光を前記液晶セルに向けて出射する偏光面回転器と、
前記液晶駆動信号を入力し、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給する信号波形演算器を有することを特徴とするＡＣ変調雑音補償型液晶光部品。 - ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品において、
前記液晶セルの出射光に対して、与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させる偏光面回転器と、
前記液晶駆動信号を入力し、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給する信号波形演算器を有することを特徴とするＡＣ変調雑音補償型液晶光部品。 - ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品で行われる液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法において、
与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させ、入射した直線偏光を前記液晶セルに向けて出射する偏光面回転器を設け、
前記液晶駆動信号より、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給することを特徴とする液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法。 - ＡＣ電気信号である液晶駆動信号に応じて入射した直線偏光の偏光面を回転させて透過光量を制御する液晶セルを備えたＡＣ変調雑音補償型液晶光部品で行われる液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法において、
前記液晶セルの出射光に対して、与えられた信号に応じて前記液晶セルと逆向きに入射光の偏光面を回転させる偏光面回転器を設け、
前記液晶駆動信号より、その立ち上がり時および立ち下がり時に前記液晶セルに発生する強度変調雑音に相当する偏光面の回転量を前記偏光面回転器に生じさせる補償電気信号を生成し、前記偏光面回転器に供給することを特徴とする液晶光部品の光出力信号のＡＣ変調雑音補償方法。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2007058461A JP4946527B2 (ja) | 2007-03-08 | 2007-03-08 | 液晶光部品の光出力信号のａｃ変調雑音補償方法、およびａｃ変調雑音補償型液晶光部品 |
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