JP5288033B2 - Light modulator - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は光変調器に関し、特に、複数のマッハツェンダー型導波路を入れ子構造に組み合わせた光変調器に関する。   The present invention relates to an optical modulator, and more particularly to an optical modulator in which a plurality of Mach-Zehnder type waveguides are combined in a nested structure.

光通信分野や光計測分野において、電気光学効果基板に光導波路を形成した光導波路素子が多用されている。その中でも、光強度変調などの光変調を行うため、マッハツェンダー型導波路を形成した光変調器は、集積化の容易さ、光変調の高効率化などの利点から利用度が高い。   In the optical communication field and the optical measurement field, an optical waveguide element in which an optical waveguide is formed on an electro-optic effect substrate is frequently used. Among them, an optical modulator in which a Mach-Zehnder type waveguide is formed to perform optical modulation such as optical intensity modulation is highly utilized due to advantages such as easy integration and high efficiency of optical modulation.

近年では、複数のマッハツェンダー型導波路を入れ子構造に組み合わせた光導波路を有する光変調器などを用いて、高速・大容量通信や長距離伝送など、多種多様な用途に対応する変調方式が提案されている。例えば、DQPSK変調器やSSB変調器では、2つのマッハツェンダー型導波路を入れ子構造に組み合わせている。このような2段のマッハツェンダー型導波路を用いた光変調器については、変調動作の安定化制御には種々の制御技術が提案されている。   In recent years, modulation schemes for various applications such as high-speed, large-capacity communication and long-distance transmission have been proposed using optical modulators with optical waveguides that combine multiple Mach-Zehnder waveguides in a nested structure. Has been. For example, in a DQPSK modulator and an SSB modulator, two Mach-Zehnder type waveguides are combined in a nested structure. For such an optical modulator using a two-stage Mach-Zehnder type waveguide, various control techniques have been proposed for stabilizing control of the modulation operation.

他方、非特許文献1に開示されている、図1に示すような4段以上のマッハツェンダー型導波路を入れ子構造に組み合わせる光変調器、例えば、直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation:QAM)を行うQAM変調器が提案されている。図1は16QAM変調器に用いられる光導波路を示す。このように、マッハツェンダー型導波路を有する光変調部(MZM)を多数備えた光変調器について、出力信号の安定化など変調駆動を安定化させる制御方法は確立されていない。   On the other hand, an optical modulator, such as quadrature amplitude modulation (QAM), which is disclosed in Non-Patent Document 1 and combines four or more Mach-Zehnder type waveguides as shown in FIG. QAM modulators have been proposed. FIG. 1 shows an optical waveguide used in a 16QAM modulator. As described above, a control method for stabilizing modulation driving such as stabilization of an output signal has not been established for an optical modulator including a large number of optical modulation units (MZM) having Mach-Zehnder type waveguides.

図1の16QAM変調器について説明する。光導波路の形状は、4つのマッハツェンダー型導波路(11〜14)を入れ子構造に組み合わせたものとなっている。入力導波路41が、分岐部31で2つに分かれ、さらに、次の分岐部(32,33)で各々2つに分かれて、各マッハツェンダー型導波路(11〜14)の入力導波路に接続されている。各マッハツェンダー型導波路の出力導波路は、合波部(34,35)で合流し、さらに、合波部36で合流して、一つの出力導波路42となる。   The 16QAM modulator of FIG. 1 will be described. The shape of the optical waveguide is a combination of four Mach-Zehnder type waveguides (11 to 14) in a nested structure. The input waveguide 41 is divided into two at the branching portion 31 and further divided into two at the next branching portions (32, 33), and each of the input waveguides 41 is used as an input waveguide of each Mach-Zehnder type waveguide (11-14). It is connected. The output waveguides of the Mach-Zehnder type waveguides are merged at the multiplexing unit (34, 35), and further merged at the multiplexing unit 36 to form one output waveguide 42.

マッハツェンダー型導波路を伝搬する光波を変調するため、各々のマッハツェンダー型導波路には、変調電極(21〜24)が設けられ、各々には独立した変調信号(I1,Q1,I2,Q2)が印加されている。入力導波路41から入射した光波1は、これらの変調信号により各マッハツェンダー型導波路で変調を受け、出力導波路42から出射する変調光は、図2に示す16QAM変調時のコンスタレーションに対応する情報を有している。   In order to modulate the light wave propagating through the Mach-Zehnder type waveguide, each Mach-Zehnder type waveguide is provided with a modulation electrode (21 to 24), and an independent modulation signal (I1, Q1, I2, Q2) is provided for each. ) Is applied. The light wave 1 incident from the input waveguide 41 is modulated in each Mach-Zehnder type waveguide by these modulation signals, and the modulated light emitted from the output waveguide 42 corresponds to the constellation at the time of 16QAM modulation shown in FIG. Have information to do.

ただし、図2に示す出力信号のコンスタレーション間の距離(符号mで示す信号位置)を均等にするためには、変調部DPMZM1の出力信号P1と、変調部DPMZM2の出力信号P2との出力差として、最適値6dBを与える必要がある。もし、P1とP2との出力差が最適値からずれると、I−Q座標の各象限にある4つの信号点mの中心位置n(白丸)を結ぶ四角形(線Sで構成される四角形)が、正方形から歪むこととなり、各信号間の距離が近くなる状況が発生する。これは信号の判別エラーの原因となる。   However, in order to equalize the distance between the constellations of the output signals shown in FIG. 2 (signal position indicated by the symbol m), the output difference between the output signal P1 of the modulation unit DPMZM1 and the output signal P2 of the modulation unit DPMZM2 It is necessary to give an optimum value of 6 dB. If the output difference between P1 and P2 deviates from the optimum value, a quadrangle (a quadrangle composed of the line S) connecting the center positions n (white circles) of the four signal points m in each quadrant of the IQ coordinates is obtained. Distorted from the square, and a situation occurs in which the distance between each signal is close. This causes a signal discrimination error.

しかしながら、製造のバラツキなどの影響で、正確な信号出力差を与える光導波路構造を実現するのは難しい。また、光変調器の製造工程の途中で、一方の導波路をトリミングして伝搬定数をチューニングする方法も考えられるが、製造誤差や波長依存など製品毎の加工が必要となり、製造コストも上昇する。   However, it is difficult to realize an optical waveguide structure that gives an accurate signal output difference due to manufacturing variations and the like. In addition, a method of trimming one of the waveguides and tuning the propagation constant in the middle of the manufacturing process of the optical modulator is also conceivable. However, processing for each product such as manufacturing error and wavelength dependency is required, and the manufacturing cost increases. .

T. Sakamoto, A. Chiba and T. Kawanishi,"50-Gb/s 16 QAM by a quad-parallel Mach-Zehnder modulator", ECOC2007, PDP2.8, Berlin, Germany, 21 September 2007T. Sakamoto, A. Chiba and T. Kawanishi, "50-Gb / s 16 QAM by a quad-parallel Mach-Zehnder modulator", ECOC2007, PDP2.8, Berlin, Germany, 21 September 2007

本発明は、上述した問題を解消し、複数のマッハツェンダー型導波路を入れ子構造に組み合わせた光変調器における合波部に合流する出力信号強度を適正に調整し、信号出力を容易に安定化することが可能な光変調器を提供することである。   The present invention solves the above-described problems, and appropriately adjusts the output signal intensity to be combined with the multiplexing unit in an optical modulator in which a plurality of Mach-Zehnder waveguides are combined in a nested structure, thereby easily stabilizing the signal output. It is an object to provide an optical modulator that can be used.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成され、複数のマッハツェンダー型導波路を並列に配置し、該マッハツェンダー型導波路の入力導波路に接続される導波路を分岐して構成する分岐部と、該マッハツェンダー型導波路からの出力導波路が合流する合波部とを有する光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調するための変調電極を備えた光変調器において、該分岐部と該分岐部から分岐した導波路が接続される該マッハツェンダー型導波路の入力導波路との間、あるいは、該マッハツェンダー型導波路の出力導波路と該合波部との間の少なくとも一つに、Y分岐スイッチを設け、該Y分岐スイッチの分岐比を、少なくとも一方の分岐導波路に電界を印加することで調整可能とすることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is directed to a substrate having an electro-optic effect, a plurality of Mach-Zehnder type waveguides formed in parallel on the substrate, and an input of the Mach-Zehnder type waveguide An optical waveguide having a branching portion configured by branching a waveguide connected to the waveguide, a multiplexing portion where an output waveguide from the Mach-Zehnder type waveguide is joined, and an optical wave propagating through the optical waveguide. In an optical modulator provided with a modulation electrode for modulation, between the branch portion and an input waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide to which a waveguide branched from the branch portion is connected, or the Mach-Zehnder type A Y-branch switch is provided at least between the output waveguide of the waveguide and the multiplexing unit, and the branching ratio of the Y-branch switch can be adjusted by applying an electric field to at least one of the branch waveguides. Be And wherein the door.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光変調器において、該光導波路は、2個(Nは2以上の整数)のマッハツェンダー型導波路が並列配置され、隣接するマッハツェンダー型導波路の入力導波路及び出力導波路を順次2つずつ結合する入れ子構造を有し、各マッハツェンダー型導波路が2Vπの駆動電圧でデジタル位相変調される2N+2QAM変調器を構成することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical modulator according to the first aspect, 2 N (N is an integer of 2 or more) Mach-Zehnder type waveguides are arranged in parallel, and adjacent Mach-Zehnder A 2 N + 2 QAM modulator having a nested structure in which two input waveguides and two output waveguides are sequentially coupled, and each Mach-Zehnder waveguide is digitally phase-modulated with a driving voltage of 2Vπ. It is characterized by.

請求項3に係る発明は、請求項2に記載の光変調器において、該2N+2QAM変調器が16QAM変調器であり、最終段の合波部に合流する出力導波路の一方に該Y分岐スイッチが設けられ、該合波部に合流する光波の出力差が6dBとなるように、該Y分岐スイッチの分岐比が調整されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical modulator according to the second aspect, the 2 N + 2 QAM modulator is a 16 QAM modulator, and the Y branch is provided at one of the output waveguides that joins the final stage multiplexing unit. A switch is provided, and the branching ratio of the Y branch switch is adjusted so that the output difference of the light wave that joins the multiplexing unit is 6 dB.

請求項1に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成され、複数のマッハツェンダー型導波路を並列に配置し、該マッハツェンダー型導波路の入力導波路に接続される導波路を分岐して構成する分岐部と、該マッハツェンダー型導波路からの出力導波路が合流する合波部とを有する光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調するための変調電極を備えた光変調器において、該分岐部と該分岐部から分岐した導波路が接続される該マッハツェンダー型導波路の入力導波路との間、あるいは、該マッハツェンダー型導波路の出力導波路と該合波部との間の少なくとも一つに、Y分岐スイッチを設け、該Y分岐スイッチの分岐比を、少なくとも一方の分岐導波路に電界を印加することで調整可能とするため、最終的に合波部に合流する出力信号の強度比を最適状態に調整することができ、複数のマッハツェンダー型導波路を入れ子構造に組み合わせた光変調器であっても、Y分岐スイッチの分岐比を調整するだけで、信号出力を容易に安定化することが可能な光変調器とすることが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, a substrate having an electro-optic effect and a plurality of Mach-Zehnder type waveguides formed in parallel on the substrate and connected to the input waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide are arranged. An optical waveguide having a branching portion formed by branching the waveguide, and a multiplexing portion where the output waveguide from the Mach-Zehnder type waveguide joins, and a modulation electrode for modulating the light wave propagating through the optical waveguide. In the optical modulator provided, between the branch portion and an input waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide to which the waveguide branched from the branch portion is connected, or an output waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide In order to make it possible to adjust the branching ratio of the Y branch switch by applying an electric field to at least one of the branch waveguides, at least one of the Y branch switches is provided at least between the multiplexing unit and finally, Multiplexer The intensity ratio of the output signals to be merged can be adjusted to the optimum state, and even with an optical modulator that combines a plurality of Mach-Zehnder type waveguides in a nested structure, only by adjusting the branch ratio of the Y branch switch, It is possible to provide an optical modulator that can easily stabilize the signal output.

請求項2に係る発明により、光導波路は、2個(Nは2以上の整数)のマッハツェンダー型導波路が並列配置され、隣接するマッハツェンダー型導波路の入力導波路及び出力導波路を順次2つずつ結合する入れ子構造を有し、各マッハツェンダー型導波路が2Vπの駆動電圧でデジタル位相変調される2N+2QAM変調器を構成するため、信号出力を安定化することが可能なQAM変調器を提供することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, 2 N (N is an integer of 2 or more) Mach-Zehnder type waveguides are arranged in parallel in the optical waveguide, and the input waveguide and the output waveguide of the adjacent Mach-Zehnder type waveguide are arranged. QAM which has a nested structure that couples two by two in sequence, and each Mach-Zehnder type waveguide constitutes a 2 N + 2 QAM modulator in which digital phase modulation is performed with a driving voltage of 2Vπ, so that the signal output can be stabilized. It is possible to provide a modulator.

請求項3に係る発明により、2N+2QAM変調器が16QAM変調器であり、最終段の合波部に合流する出力導波路の一方にY分岐スイッチが設けられ、該合波部に合流する光波の出力差が6dBとなるように、該Y分岐スイッチの分岐比が調整されるため、信号出力を安定化することが可能な16QAM変調器を提供することが可能となる。 According to the invention of claim 3, the 2 N + 2 QAM modulator is a 16QAM modulator, and a Y-branch switch is provided in one of the output waveguides that joins the final stage multiplexing unit, and the optical wave that joins the multiplexing unit Since the branch ratio of the Y-branch switch is adjusted so that the output difference is 6 dB, it is possible to provide a 16QAM modulator that can stabilize the signal output.

16QAM変調器の光導波路構造などを説明する図である。It is a figure explaining the optical waveguide structure etc. of 16QAM modulator. 16QAM変調における出力信号のコンスタレーションを示す図である。It is a figure which shows the constellation of the output signal in 16QAM modulation. 本発明の光変調器において、マッハツェンダー型導波路の出力導波路と合波部との間にY分岐スイッチを設けた様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the Y branch switch was provided between the output waveguide of a Mach-Zehnder type waveguide, and a multiplexing part in the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器に用いられるY分岐スイッチの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the Y branch switch used for the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器に用いられるY分岐スイッチの分岐比を自動調整する構成を示す実施例である。It is an Example which shows the structure which adjusts automatically the branching ratio of the Y branch switch used for the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器に用いられるY分岐スイッチの分岐比を自動調整する構成を示す他の実施例である。It is another Example which shows the structure which adjusts automatically the branching ratio of the Y branch switch used for the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器において、分岐部にY分岐スイッチを設けた様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the Y branch switch was provided in the branch part in the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器において、分岐部と該分岐部から分岐した導波路が接続されるマッハツェンダー型導波路の入力導波路との間にY分岐スイッチを設けた様子を説明する図である。In the optical modulator of the present invention, it is a diagram illustrating a state in which a Y branch switch is provided between a branch portion and an input waveguide of a Mach-Zehnder type waveguide to which a waveguide branched from the branch portion is connected. 本発明の光変調器において、合波部にY分岐スイッチを設けた様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the Y branch switch was provided in the multiplexing part in the optical modulator of this invention.

本発明の光変調器について、以下に詳細に説明する。
図3は、本発明の光変調器の一例を示す図である。なお、図3〜9においては、図1並びに各図面と同様の構成を意味する部分には、原則として同じ符号を使用している。
本発明の特徴は、電気光学効果を有する基板3と、該基板に形成され、複数のマッハツェンダー型導波路(11〜14)を並列に配置し、該マッハツェンダー型導波路からの出力導波路が合流する合波部36を有する光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調するための変調電極(不図示)を備えた光変調器において、複数の該マッハツェンダー型導波路の出力導波路の少なくとも一つに、該マッハツェンダー型導波路から該合波部36との間にY分岐スイッチ(51,52)を設け、該Y分岐スイッチの分岐比を調整可能とすることを特徴とする。
The optical modulator of the present invention will be described in detail below.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the optical modulator of the present invention. 3 to 9, in principle, the same reference numerals are used for parts that have the same configurations as those in FIG. 1 and the drawings.
A feature of the present invention is that a substrate 3 having an electro-optic effect and a plurality of Mach-Zehnder type waveguides (11 to 14) formed in the substrate are arranged in parallel, and an output waveguide from the Mach-Zehnder type waveguide In an optical modulator provided with an optical waveguide having a multiplexing portion 36 where the optical waveguides are combined and a modulation electrode (not shown) for modulating the optical wave propagating through the optical waveguide, the output guides of the plurality of Mach-Zehnder type waveguides A Y branch switch (51, 52) is provided between at least one of the waveguides from the Mach-Zehnder type waveguide to the multiplexing unit 36, and the branch ratio of the Y branch switch can be adjusted. To do.

本発明に利用される分岐スイッチは、図4に示すように導波路61(マッハツェンダー型導波路の出力導波路、又は複数の出力導波路を合流した合波部から出力される出力導波路が該当する)をY分岐部51で2つの分岐導波路(62,63)に分けると共に、少なくとも一方の分岐導波路に電界を印加する電極52(図4の電極521及び522)を設けた構造を有している。図4の電圧印加手段523により電極521と電極522との間に印加する電圧を調整することにより、光波aが光波b及びcに分岐する分岐比を調整することができる。   As shown in FIG. 4, the branch switch used in the present invention has a waveguide 61 (an output waveguide of a Mach-Zehnder type waveguide, or an output waveguide output from a multiplexing unit that combines a plurality of output waveguides). (Corresponding) is divided into two branch waveguides (62, 63) by the Y branch portion 51, and at least one of the branch waveguides is provided with an electrode 52 (electrodes 521 and 522 in FIG. 4). Have. By adjusting the voltage applied between the electrode 521 and the electrode 522 by the voltage applying means 523 in FIG. 4, the branching ratio at which the light wave a branches into the light waves b and c can be adjusted.

図3の実施例では、光変調器の合波部51だけでなく、2つのマッハツェンダー型導波路(13,14)の合波部35から出力される出力導波路64には、Y分岐部導波路(53,66,67)が構成されている。このY分岐導波路は、必ずしも本発明に必要なものではないが、合波部36に合流する出力信号の強度比を自動調整する際には、合波部に合流する光波の強度の一部をモニタする手段として後述するように利用することが可能である。   In the embodiment of FIG. 3, not only the multiplexing unit 51 of the optical modulator but also the output waveguide 64 output from the multiplexing unit 35 of the two Mach-Zehnder waveguides (13, 14) includes a Y branch unit. Waveguides (53, 66, 67) are formed. This Y-branch waveguide is not necessarily required for the present invention, but when automatically adjusting the intensity ratio of the output signal to be merged with the multiplexing unit 36, a part of the intensity of the light wave to be merged with the multiplexing unit. It is possible to use as a means for monitoring

次に、本発明の参考例である、Y分岐スイッチの分岐比を自動調整する構成について、説明する。
図5は、分岐比の自動調整を行うための構成を示す参考例であり、本発明の参考例に係る光変調器は、Y分岐スイッチ(51,52)により分岐した光波4(L1)をモニタする第1の分岐光モニタ手段71と、合波部に合流する他のマッハツェンダー型導波路の出力導波路の一部にY分岐導波路部53を設け、該Y分岐導波路部53からの分岐した光波5(L2)をモニタする第2の分岐光モニタ手段74と、第1及び第2の分岐光モニタ手段の検出信号(72,75)に基づき該Y分岐スイッチの分岐比を制御する制御手段73(制御手段からの出力される印加電圧を符号76で示す。)とを有している。
Next, a configuration for automatically adjusting the branching ratio of the Y branch switch, which is a reference example of the present invention, will be described.
FIG. 5 is a reference example showing a configuration for automatically adjusting the branching ratio, and the optical modulator according to the reference example of the present invention uses the light wave 4 (L1) branched by the Y branch switch (51, 52). A Y-branch waveguide portion 53 is provided in a part of the output waveguide of the first branch light monitoring means 71 to be monitored and another Mach-Zehnder type waveguide that joins the multiplexing portion. The branching ratio of the Y branch switch is controlled based on the second branch light monitor means 74 for monitoring the branched light wave 5 (L2) and the detection signals (72, 75) of the first and second branch light monitor means. Control means 73 (applied voltage output from the control means is indicated by reference numeral 76).

制御手段73では、第1の分岐光モニタ手段71からの検出信号72と、第2の分岐光モニタ手段74からの検出信号75とが、所定の関係、例えば、図5の光変調器を図1に示すような16QAM変調器として利用する場合には、合波部36に合流する出力信号の出力差が6dBとなるように、上記検出信号の比を設定する。   In the control means 73, the detection signal 72 from the first branch light monitor means 71 and the detection signal 75 from the second branch light monitor means 74 have a predetermined relationship, for example, the optical modulator of FIG. When used as a 16QAM modulator as shown in FIG. 1, the ratio of the detection signals is set so that the output difference of the output signals joined to the multiplexing unit 36 is 6 dB.

図5では、2つのモニタ光4(L1),5(L2)に対応して、2つのモニタ手段71,74を採用したが、モニタ手段を一つの受光素子で構成することも可能である。その際は、2つのモニタ光を当該受光素子の異なる位置に光ファイバ等の光学部品を利用して照射し、モニタ光毎の光強度を検出するよう構成することもできる。   In FIG. 5, the two monitor means 71 and 74 are employed corresponding to the two monitor lights 4 (L1) and 5 (L2). However, the monitor means may be constituted by one light receiving element. In that case, it is also possible to irradiate two monitor lights at different positions of the light receiving element using an optical component such as an optical fiber to detect the light intensity for each monitor light.

図6は、Y分岐スイッチの分岐比を自動調整する構成を示す他の参考例である。
図6では、合波部36から出力される光波の一部82をモニタする出力光モニタ手段83と、該出力光モニタ手段の検出信号84に基づき分岐スイッチ(51,52)の分岐比を制御する制御手段85とを有することを特徴とする。
FIG. 6 is another reference example showing a configuration for automatically adjusting the branch ratio of the Y branch switch.
In FIG. 6, the output light monitoring means 83 for monitoring a part 82 of the light wave output from the multiplexing unit 36, and the branching ratio of the branch switches (51, 52) are controlled based on the detection signal 84 of the output light monitoring means. And a control means 85 for controlling.

合波部36からの出力光の一部を抽出する手段81としては、光カプラーなどが好適に利用できる。また、Y分岐スイッチから出力される光波4をモニタ手段71で検出し、該検出信号72を上記制御手段84に提供しているが、本発明の実施例においては、このモニタ手段71は必ずしも必要では無い。例えば、予め所定の変調パターンで不図示の各信号電極を駆動し、所定変調パターンに対応する信号が出力されているか否かを、出力光の一部82をモニタすることで判別し、所定の変調パターンとなるようにY分岐スイッチの電極52に印加する電圧を調整することで、自動調整を行うことができる。   As the means 81 for extracting a part of the output light from the multiplexing unit 36, an optical coupler or the like can be suitably used. Further, the light wave 4 output from the Y branch switch is detected by the monitor means 71, and the detection signal 72 is provided to the control means 84. However, in the embodiment of the present invention, the monitor means 71 is not necessarily required. Not. For example, each signal electrode (not shown) is driven in advance with a predetermined modulation pattern, and it is determined whether or not a signal corresponding to the predetermined modulation pattern is output by monitoring a part 82 of the output light. Automatic adjustment can be performed by adjusting the voltage applied to the electrode 52 of the Y-branch switch so as to obtain a modulation pattern.

なお、モニタ光4を検出することで、Y分岐スイッチの分岐状態を直接観測することができ、これらの検出結果も参考にして、Y分岐スイッチの電極52に印加する電圧を調整することで、信号出力をより安定化することが可能となる。   By detecting the monitor light 4, the branch state of the Y branch switch can be directly observed. With reference to these detection results, the voltage applied to the electrode 52 of the Y branch switch can be adjusted, It is possible to further stabilize the signal output.

本発明の光変調器は、上述した16QAM変調器に限らず、光導波路として、2個(Nは2以上の整数)のマッハツェンダー型導波路が並列配置され、隣接するマッハツェンダー型導波路の入力導波路及び出力導波路を順次2つずつ結合する入れ子構造を有し、各マッハツェンダー型導波路が2Vπの駆動電圧でデジタル位相変調される2N+2QAM変調器に対しても、有効に機能する。 The optical modulator of the present invention is not limited to the 16QAM modulator described above, and 2 N (N is an integer of 2 or more) Mach-Zehnder type waveguides are arranged in parallel as optical waveguides, and adjacent Mach-Zehnder type waveguides are arranged. 2 N + 2 QAM modulator having a nested structure in which two input waveguides and two output waveguides are sequentially coupled, and each Mach-Zehnder type waveguide is digitally phase-modulated with a driving voltage of 2Vπ. Function.

なお、このような場合は、図3のように、最終段の合波部36の直前の出力導波路61の一部のみにY分岐スイッチ(51,52)を設けるだけでなく、合波部34の直前にあるマッハツェンダー型導波路11の出力導波路などにも同様のY分岐スイッチを設けることで、複数の合波部に対して、合流する出力信号の強度比を調整可能に構成することも可能である。   In such a case, as shown in FIG. 3, the Y branch switch (51, 52) is not only provided in a part of the output waveguide 61 immediately before the final stage multiplexing unit 36, but also the multiplexing unit. A similar Y-branch switch is also provided in the output waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide 11 immediately before 34 so that the intensity ratio of the output signals to be combined can be adjusted for a plurality of multiplexing units. It is also possible.

以上の実施例及び参考例では、Y分岐スイッチを、マッハツェンダー型導波路の出力導波路と合波部との間に設ける光変調器を中心に説明したが、本発明の光変調器は上述したものに限定されず、例えば、図7に示すように、分岐部151を利用し、分岐部151と、該分岐部から分岐した2つの分岐導波路(320,330)の少なくとも一方の分岐導波路に電界を印加する電極152からなるY分岐スイッチを構成することができる。このY分岐スイッチにより、分岐部151で分けられる光波の光強度を調整し、最終的に合波部36で合流する2つの光波の光強度(P1,P2)を予め調整することも可能である。   In the above embodiments and reference examples, the Y-branch switch has been described focusing on the optical modulator provided between the output waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide and the multiplexing unit. However, the optical modulator of the present invention is described above. For example, as shown in FIG. 7, the branching unit 151 is used, and the branching unit 151 and at least one branching waveguide of the two branching waveguides (320, 330) branched from the branching unit are used. A Y-branch switch including an electrode 152 that applies an electric field to the waveguide can be configured. With this Y branch switch, it is possible to adjust the light intensity of the light wave divided by the branching unit 151 and finally adjust the light intensity (P1, P2) of the two light waves that join at the multiplexing unit 36 in advance. .

また、Y分岐スイッチは、図9に示すように、合波部に設けることも可能である。図9では、合波部351を利用し、合波部351と、該合波部に接続される2つの分岐導波路(68,69)の少なくとも一方の分岐導波路に電界を印加する電極352からなるY分岐スイッチを構成することもできる。図9のY分岐スイッチは、合波部351に合流する光波の強度比を調整する役割を担っている。
なお、上述した電極152、252、352は、図示されていないが各々図4で説明したような構造となっている。
Further, as shown in FIG. 9, the Y-branch switch can be provided in the multiplexing unit. In FIG. 9, an electrode 352 for applying an electric field to the combining unit 351 and at least one of the two branching waveguides (68, 69) connected to the combining unit 351 by using the combining unit 351. A Y-branch switch consisting of The Y branch switch in FIG. 9 plays a role of adjusting the intensity ratio of the light wave that joins the multiplexing unit 351.
Note that the electrodes 152, 252 and 352 described above are not shown in the figure, but each have the structure described with reference to FIG.

さらに、図8に示すように、Y分岐スイッチを、分岐部31と該分岐部から分岐した導波路が接続されるマッハツェンダー型導波路(11,12)の入力導波路との間に設けることも可能である。図8では、分岐部31で分岐した分岐導波路の途中に、分岐部251及び電極252によりY分岐スイッチを構成し、分岐部251で分岐される分岐導波路253と254とを伝搬する2つの光波の分岐比を調整している。   Further, as shown in FIG. 8, a Y branch switch is provided between the branching section 31 and the input waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide (11, 12) to which the waveguide branched from the branching section is connected. Is also possible. In FIG. 8, a Y branch switch is configured by the branching portion 251 and the electrode 252 in the middle of the branching waveguide branched by the branching portion 31, and the two propagation waveguides 253 and 254 branched by the branching portion 251 are propagated. The branching ratio of the light wave is adjusted.

図8では、分岐部31から分岐する他方の分岐導波路の途中にY分岐導波路部255を設け、分岐導波路256を伝搬する光波はマッハツェンダー型導波路(13,14)の方に導入し、他方の分岐導波路257を伝搬する光波は、基板3の外部に導出する。そして、分岐導波路253から出射する光波L1を第1の分岐光モニタ手段でモニタし、分岐導波路257から出射する光波L2を第2の分岐光モニタ手段でモニタすることにより、図5で述べたY分岐スイッチの分岐比を自動調整する構成を、図8のものにおいても同様に実施することが可能となる。   In FIG. 8, a Y-branch waveguide portion 255 is provided in the middle of the other branch waveguide branched from the branch portion 31, and the light wave propagating through the branch waveguide 256 is introduced toward the Mach-Zehnder type waveguide (13, 14). The light wave propagating through the other branching waveguide 257 is led out of the substrate 3. Then, the light wave L1 emitted from the branch waveguide 253 is monitored by the first branch light monitor means, and the light wave L2 emitted from the branch waveguide 257 is monitored by the second branch light monitor means, which is described in FIG. The configuration for automatically adjusting the branching ratio of the Y branch switch can be similarly implemented in the configuration shown in FIG.

図5に示すようなY分岐スイッチを調整するためのモニタ光L1,L2の取出し方法として、図5,6及び図8では、Y分岐スイッチから分岐する光波を常に利用していたが、本発明の光変調器はこのような実施例に限定されない。例えば、図7に示すように、合波部36に合流するマッハツェンダー型導波路(11,12)の出力導波路の一部に第1のY分岐導波路部100を設け、該第1のY分岐導波路部100からの分岐した導波路101から出力される光波L1と、該合波部36に合流する他のマッハツェンダー型導波路(13,14)の出力導波路の一部に第2のY分岐導波路部102を設け、該第2のY分岐導波路部102からの分岐した導波路103から出力される光波L2を、各々モニタ光として利用することも可能である。   As the method for extracting the monitor lights L1 and L2 for adjusting the Y branch switch as shown in FIG. 5, the light waves branched from the Y branch switch are always used in FIGS. The optical modulator is not limited to such an embodiment. For example, as shown in FIG. 7, a first Y-branch waveguide section 100 is provided in a part of the output waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide (11, 12) that joins the multiplexing section 36, and the first The light wave L1 output from the branched waveguide 101 from the Y-branch waveguide unit 100 and a part of the output waveguide of the other Mach-Zehnder type waveguides (13, 14) that merge with the multiplexing unit 36 It is also possible to provide two Y-branch waveguide sections 102 and use the light waves L2 output from the branched waveguide 103 from the second Y-branch waveguide section 102 as monitor lights.

また、図9に示すように、分岐部から分岐した導波路の一部に第1のY分岐導波路110を設け、該第1のY分岐導波路110から分岐した導波路111から出力される光波L1と、該分岐部から分岐した他の導波路の一部に第2のY分岐導波路部112を設け、該第2のY分岐導波路部112からの分岐した光波L2とを、モニタ光として利用し、図5に示すような第1及び第2の分岐光モニタ手段に入力することも可能である。
即ち、図3,7,8,9で示されたY分岐スイッチと、図7,8,9で示されたY分岐導波路を用いてモニタ光を生成する手段とは、必要に応じて、任意の組み合わせを実現することが可能である。
Further, as shown in FIG. 9, a first Y-branch waveguide 110 is provided in a part of the waveguide branched from the branch portion, and the light is output from the waveguide 111 branched from the first Y-branch waveguide 110. A second Y-branch waveguide portion 112 is provided in a part of another waveguide branched from the branch portion and the light wave L2 branched from the second Y-branch waveguide portion 112 is monitored. It is also possible to use it as light and input it to the first and second branched light monitoring means as shown in FIG.
That is, the Y branch switch shown in FIGS. 3, 7, 8, and 9 and the means for generating monitor light using the Y branch waveguide shown in FIGS. Any combination can be realized.

以上説明したように、本発明によれば、複数のマッハツェンダー型導波路を入れ子構造に組み合わせた光変調器における合波部に合流する出力信号強度を適正に調整し、信号出力を容易に安定化することが可能な光変調器を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately adjust the output signal intensity to be combined with the multiplexing unit in the optical modulator in which a plurality of Mach-Zehnder type waveguides are combined in a nested structure, and to easily stabilize the signal output. It is possible to provide an optical modulator that can be realized.

1 入力光
2 出力光
3 基板
4,5,82,L1,L2 モニタ光
11〜14 マッハツェンダー型導波路
21〜24 信号電極
31〜33 分岐部
34〜36 合波部
41 入力導波路
42,61,64 出力導波路
51,151,251,351 Y分岐スイッチ(分岐導波路)
52,152,252,352,521,522 Y分岐スイッチ(電極)
71,74,83 検出手段
73,85 制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input light 2 Output light 3 Board | substrate 4,5,82, L1, L2 Monitor light 11-14 Mach-Zehnder type | mold waveguides 21-24 Signal electrodes 31-33 Branch part 34-36 Combined part 41 Input waveguide 42,61 , 64 Output waveguide 51, 151, 251, 351 Y branch switch (branch waveguide)
52,152,252,352,521,522 Y branch switch (electrode)
71, 74, 83 Detection means 73, 85 Control means

Claims (3)

電気光学効果を有する基板と、該基板に形成され、複数のマッハツェンダー型導波路を並列に配置し、該マッハツェンダー型導波路の入力導波路に接続される導波路を分岐して構成する分岐部と、該マッハツェンダー型導波路からの出力導波路が合流する合波部とを有する光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調するための変調電極を備えた光変調器において、
該分岐部と該分岐部から分岐した導波路が接続される該マッハツェンダー型導波路の入力導波路との間、あるいは、該マッハツェンダー型導波路の出力導波路と該合波部との間の少なくとも一つに、Y分岐スイッチを設け、
該Y分岐スイッチの分岐比を、少なくとも一方の分岐導波路に電界を印加することで調整可能とすることを特徴とする光変調器。
A branch formed by arranging a substrate having an electro-optic effect, a plurality of Mach-Zehnder type waveguides formed in parallel on the substrate, and a waveguide connected to the input waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide. In an optical modulator comprising an optical waveguide having a coupling portion where the output waveguide from the Mach-Zehnder-type waveguide joins, and a modulation electrode for modulating a light wave propagating through the optical waveguide,
Between the branching section and the input waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide to which the waveguide branched from the branching section is connected, or between the output waveguide of the Mach-Zehnder type waveguide and the multiplexing section At least one of them is provided with a Y branch switch,
An optical modulator characterized in that the branching ratio of the Y-branch switch can be adjusted by applying an electric field to at least one branching waveguide.
請求項1に記載の光変調器において、該光導波路は、2個(Nは2以上の整数)のマッハツェンダー型導波路が並列配置され、隣接するマッハツェンダー型導波路の入力導波路及び出力導波路を順次2つずつ結合する入れ子構造を有し、各マッハツェンダー型導波路が2Vπの駆動電圧でデジタル位相変調される2N+2QAM変調器を構成することを特徴とする光変調器。 2. The optical modulator according to claim 1, wherein the optical waveguide includes 2 N (N is an integer of 2 or more) Mach-Zehnder type waveguides arranged in parallel, and an input waveguide of an adjacent Mach-Zehnder type waveguide and 2. An optical modulator comprising a nested structure in which two output waveguides are sequentially coupled, and each Mach-Zehnder type waveguide constitutes a 2 N + 2 QAM modulator in which digital phase modulation is performed with a driving voltage of 2Vπ. 請求項2に記載の光変調器において、該2N+2QAM変調器が16QAM変調器であり、最終段の合波部に合流する出力導波路の一方に該Y分岐スイッチが設けられ、該合波部に合流する光波の出力差が6dBとなるように、該Y分岐スイッチの分岐比が調整されることを特徴とする光変調器。 3. The optical modulator according to claim 2, wherein the 2 N + 2 QAM modulator is a 16 QAM modulator, and the Y branch switch is provided in one of the output waveguides that joins the final stage multiplexing unit. An optical modulator characterized in that the branching ratio of the Y-branch switch is adjusted so that the output difference of the light wave that joins the unit is 6 dB.
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