JP5243334B2 - 光変調器 - Google Patents
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Description
図4に、本発明の第一の実施例の機能構成ブロック図を示す。2並列のQPSK変調器(「光変調手段」に対応)を入力側の非対称カプラ(「光分岐手段」に対応)及び出力側の非対称カプラ(「光合成手段」に対応)で接続している。入力側非対称カプラは、2本の出力ポートを備え、メイン入力ポートから光を順方向入力するとアーム1側出力ポートとアーム2側出力ポートに光強度分岐比2:1で分岐する。出力側非対称カプラは、2本の入力ポートを備え、メイン出力ポートから光を逆方向入力するとアーム1側入力ポートとアーム2側入力ポートに光強度分岐比2:1(67%:33%)で分岐する。各アームを経由し出力側非対称カプラにおいてベクトル加算される各QPSK変調器の出力光信号の位相差θを0とする。このような構成により、各QPSK変調器からの出力QPSK信号を電場振幅比2:1で合波し、図2と同様のベクトル加算により16QAM信号を生成することができる。さらに本例の構成を用いれば、前述の式(1)において r = r' = 0.67、a1 = a2 = amod となるので、P(0) = amodであり、ベクトル合成による原理過剰損失のない16QAM変調器を構成することができる。なお、本実施例ではθ=0としたが、図2から明らかなように、θ=(π/2)・m(mは整数)であってもよい。
図6に、本発明の第二の実施例の機能構成ブロック図を示す。3並列のQPSK変調器を入力側の二段カスケード非対称カプラ(「光分岐手段」に対応)及び出力側の二段カスケード非対称カプラ(「光結合手段」に対応)で接続している。入力側の二段カスケード非対称カプラは、光強度分岐比4:3(57%:43%)の2出力非対称カプラ及び光強度分岐比2:1(67%:33%)の2出力非対称カプラをカスケード接続した構成となっており、メイン入力ポートから光を順方向入力するとアーム1、アーム2、アーム3に接続された3本のポートから光強度分岐比4:2:1(57%:29%:14%)で光を出力する。出力側の二段カスケード非対称カプラは、機能構成としては入力側の非対称カプラを線対称に反転させた構成となっており、メイン出力ポートから光を逆方向入力するとアーム1、アーム2、アーム3に接続された3本のポートから光強度分岐比4:2:1(57%:29%:14%)で光を出力する。このような構成により、各QPSK変調器からの出力QPSK信号を電場振幅比4:2:1で合波し、図7に示すようなベクトル加算により64QAM信号を生成することができる。なお、同様の考え方で、QPSK変調器をn並列(nは2以上の整数)とし、非対称カプラの光強度分岐比を2n-1:2n-2: ... :1とするとことで4nQAM変調器を構成できることは自明である。
図10に、本発明の第三の実施例の機能構成ブロック図を示す。4並列の2値位相シフトキーイング(Binary Phase-Shift Keying: BPSK)変調器を入力側の二段ツリー型非対称カプラ(「光分岐手段」に対応)及び出力側の二段ツリー型非対称カプラ(「光結合手段」に対応)で接続している。入力側の二段ツリー型非対称カプラは、光強度分岐比1:1(50%:50%)の2出力対称カプラの各出力先に光強度分岐比2:1(67%:33%)の2出力非対称カプラをツリー状に接続した構成となっており、メイン入力ポートから光を順方向入力するとアーム1、アーム2、アーム3、アーム4に接続された4本のポートから光強度分岐比2:1:2:1(33%:17%:33%:17%)で光を出力する。出力側の二段ツリー型非対称カプラは、機能構成としては入力側の非対称カプラを線対称に反転させた構成となっており、メイン出力ポートから光を逆方向入力するとアーム1、アーム2、アーム3、アーム4に接続された4本のポートから光強度分岐比2:1:2:1(33%:17%:33%:17%)で光を出力する。但し、出力側の非対称カプラには、アーム1、アーム2からの出力に対するアーム3、アーム4からの出力の相対位相をπ/2とする位相シフタが具備されている。このような構成により、アーム1およびアーム2のBPSK変調器からの出力BPSK信号を電場振幅比2:1で合波し4値信号とし、同様にアーム3およびアーム4のBPSK変調器からの出力BPSK信号を電場振幅比2:1で合波し4値信号とし、最後に両者を位相差π/2で合波することにより、図11に示すようなベクトル加算により16QAM信号を生成することができる。なお、同様の考え方で、BPSK変調器を2n並列(nは2以上の整数)とし、非対称カプラの光強度分岐比を2n-1:2n-2: ... :1: 2n-1:2n-2: ... :1とするとことで4nQAM変調器を構成できることは自明である。
Claims (9)
- 2値の電気信号で駆動されて光の位相を変調するn個(nは2以上の整数)の光変調手段と、
メイン入力ポートに入力された光信号を、それぞれが各光変調手段に接続されたn本の出力ポートに分岐する光分岐手段と、
それぞれが各光変調手段に接続されたn本の入力ポートに入力された各光変調手段の出力光信号をベクトル加算して、多値の光信号としてメイン出力ポートに出力する光結合手段と
を備え、
前記n個の光変調手段の損失は、すべてほぼ同一であり、
i番目(iは1〜nの間の整数)の光変調手段は、任意のiについて、前記光分岐手段のi番目の出力ポートと前記光結合手段のi番目の入力ポートとを結ぶ光路中に配置されており、
前記光分岐手段の前記メイン入力ポートからの順方向光入力に対するi番目の出力ポートからの光出力の全ポート光出力合計に対する強度比riは、任意のiについて、前記光結合手段の前記メイン出力ポートからの逆方向光入力に対するi番目の入力ポートからの光出力の全ポート光出力合計に対する強度比ri’とほぼ同一であり、
前記光結合手段において前記n個の光変調手段の出力光信号をベクトル加算する際に、各光変調手段の出力光信号の位相差が(π/2)・m(mは整数)であり、
r 1 :r 2 :…:r n =2 n−1 :2 n−2 :…:1であることを特徴とする光変調器。 - 2値の電気信号で駆動されて光の位相を変調する2n個(nは2以上の整数)の光変調手段と、
メイン入力ポートに入力された光信号を、それぞれが各光変調手段に接続された2n本の出力ポートに分岐する光分岐手段と、
それぞれが各光変調手段に接続された2n本の入力ポートに入力された各光変調手段の出力光信号をベクトル加算して、多値の光信号としてメイン出力ポートに出力する光結合手段と
を備え、
前記2n個の光変調手段の損失は、すべてほぼ同一であり、
i番目(iは1〜2nの間の整数)の光変調手段は、任意のiについて、前記光分岐手段のi番目の出力ポートと前記光結合手段のi番目の入力ポートとを結ぶ光路中に配置されており、
前記光分岐手段の前記メイン入力ポートからの順方向光入力に対するi番目の出力ポートからの光出力の全ポート光出力合計に対する強度比r i は、任意のiについて、前記光結合手段の前記メイン出力ポートからの逆方向光入力に対するi番目の入力ポートからの光出力の全ポート光出力合計に対する強度比ri’とほぼ同一であり、
前記光結合手段において前記2n個の光変調手段の出力光信号をベクトル加算する際に、各光変調手段の出力光信号の位相差が(π/2)・m(mは整数)であり、
r 1 :r 2 :…:r n :r n+1 :r n+2 :…:r 2n =2 n−1 :2 n−2 :…:1:2 n−1 :2 n−2 :…:1であることを特徴とする光変調器。 - 前記光変調手段は、2値または4値位相変調器であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光変調器。
- 単一の基板上または端面同士が直接接合された複数の基板上に形成された平面光波回路からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光変調器。
- 前記光変調器は、端面同士が直接接合された3枚の基板上に形成された平面光波回路からなる光変調器であって、
第一及び第三の基板上に形成された平面光波回路が石英系ガラスからなり、
第二の基板上に形成された平面光波回路が電界印加により屈折率または光吸収特性が変化する多元系酸化物、化合物半導体またはポリマからなり、
各光変調手段が前記第二の基板上に形成された高速位相シフタを含み、
前記光分岐手段が前記第一の基板上に形成され、前記光結合手段が前記第三の基板上に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光変調器。 - 前記光分岐手段または前記光結合手段が光強度分岐比を調整可能なマッハツェンダ干渉計回路を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光変調器。
- n=2であり、
前記メイン入力ポートからの順方向光入力を前記光分岐手段が2本の出力ポートに分岐する光強度分岐比は、2:1であることを特徴とする請求項1に記載の光変調器。 - n=3であり、
前記メイン入力ポートからの順方向光入力を前記光分岐手段が3本の出力ポートに分岐する光強度分岐比は、4:2:1であることを特徴とする請求項1に記載の光変調器。 - n=2であり、
前記メイン入力ポートからの順方向光入力を前記光分岐手段が4本の出力ポートに分岐する光強度分岐比は、2:1:2:1であることを特徴とする請求項2に記載の光変調器。
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