JP5439838B2 - 光変調器 - Google Patents
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Description
図3は、本発明の第1実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。
図3において、本実施形態の光変調器は、例えば、LiNbO3やLiTaO2など電気光学効果を有する一つの結晶基板10上に、二つの光変調部20A,20Bが並列に配置されている。基板10は、ここではZ−カットの結晶を用いており、その一端面(図で右端面)には各光変調部20A,20Bに共通な一つの入力ポートP1が配置され、他端面(図で左端面)には各光変調部20A,20Bにそれぞれ対応した二つの出力ポートP2A,P2Bが配置されている。なお、本実施形態においても、各光変調部20A,20Bの相互作用部INTA,INTBにおける光の伝搬方向(基板10の長手方向)をx方向とし、該x方向に垂直な方向をy方向とする。
光分岐部22Aは、入力導波路21Aを伝搬した光を1:1の強度比で二つに分岐する。光分岐部22Aの二つの出力端には、一対の分岐導波路23A,24Aの各一端がそれぞれ接続されている。この光分岐部22Aの基板10上における配置は、x方向について、基板10の入力端面(入力ポートP1が位置する右端面)との間隔がdx0となり、y方向について、入力光分岐部12の間隔がdyAとなっている。なお、本明細書中における光分岐部の位置は、分岐点(Y分岐の交点)を基準としている。
光合波部25Aは、二つの入力端が上記各分岐導波路23A,24Aの他端にそれぞれ接続しており、各分岐導波路23A,24Aを伝搬した光を一つに合波する。光合波部25Aの一つの出力端には、出力導波路26Aの一端が接続されている。
出力導波路26Aは、光合波部25Aで合波された光を、他端に接続する出力ポートP2Aより外部に出力する。
接地電極32Aは、信号電極31Aから隔離されると共に、分岐導波路24Aの真上に沿う部分を含んで形成されている。なお、ここでは分岐導波路24Aと光変調部20Bの後述する分岐導波路23Bとの間に形成される接地電極32Aが、光変調部20Bの後述する接地電極32Bと共有されている。
光分岐部22Bは、入力導波路21Bを伝搬した光を1:1の強度比で二つに分岐する。光分岐部22Bの二つの出力端には、一対の分岐導波路23B,24Bの各一端がそれぞれ接続されている。
光合波部25Bは、二つの入力端が上記各分岐導波路23B,24Bの他端にそれぞれ接続しており、各分岐導波路23B,24Bを伝搬した光を一つに合波する。光合波部25Bの一つの出力端には、出力導波路26Bの一端が接続されている。
出力導波路26Bは、光合波部25Bで合波された光を、他端に接続する出力ポートP2Bより外部に出力する。
接地電極32Bは、信号電極31Bから隔離されると共に、分岐導波路24Bの真上に沿う部分を含んで形成されている。なお、ここでは分岐導波路23Bと光変調部20Aの分岐導波路24Aとの間に形成される接地電極32Bが、光変調部20Aの接地電極32Aと共有されている。
まず、図示しない単一の光源等からの出力光が本光変調器の入力ポートP1から入力導波路11に入力される。該入力光Linは入力導波路11を通って入力光分岐部12に入力され、所要の強度比に従って二分岐される。入力光分岐部12から出力される一方の分岐光は曲線導波路13Aを通って光変調部20Aの入力導波路21Aに入力され、他方の分岐光は曲線導波路13Bを通って光変調部20Bの入力導波路21Bに入力される。
図6は、第2実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。なお、前述の図3に示した第1実施形態の構成と同一若しくは対応する部分には同じ符号を付して説明を省略するものとし、以降の他の実施形態についても同様とする。
図8は、第3実施形態による光変調器の構成を示す平面図である。
図8において、本実施形態の光変調器は、例えば上述の図3に示した第1実施形態について、各光変調部20A,20Bの信号電極31A,31Bとは別にDC電極33A,33Bを設け、該DC電極33A,33Bに印加するバイアス電圧を調整することで、各光変調部20A,20Bの光出力をオフにする電圧が一定に保たれるようにしている。
上述した第1〜第3実施形態では、一つの基板上に二つの光変調部が並列に配置される光変調器について説明してきたが、本発明は、三つ以上の光変調部の並列配置にも応用可能である。そこで、第4実施形態では、例えば四つの光変調部を同一基板上に並列配置した応用例を説明する。
図9において、本実施形態の光変調器は、電気光学効果を有する一つの結晶基板10上に、四つの光変調部20A,20B,20C,20Dが並列に配置されている。この光変調器は、一つの入力ポートP1および一つの出力ポートP2を備えており、入力ポートP1には一本の入力導波路11の一端が接続されている。入力導波路11の他端は、入力光分岐部12の入力端に接続しており、入力光分岐部12の二つ出力端には、曲線導波路13AB,13CDを介して、各入力光分岐部12AB,12CDの入力端がそれぞれ接続されている。入力光分岐部12ABの二つ出力端には、曲線導波路13A,13Bを介して、各光変調部20A,20Bの入力端がそれぞれ接続されている。入力光分岐部12CDの二つ出力端には、曲線導波路13C,13Dを介して、各光変調部20C,20Dの入力端がそれぞれ接続されている。
(付記1) 電気光学効果を有する基板にマッハツェンダ型光導波路を形成し、該マッハツェンダ型光導波路の光分岐部および光合波部の間に位置する一対の分岐導波路に沿って信号電極および接地電極を設け、進行波電極とした前記信号電極に、変調データに対応した電気信号を印加することにより、前記マッハツェンダ型光導波路を伝搬する光の変調を行う複数の光変調部が、同一の前記基板上に並列に配置された光変調器であって、
前記基板の入力端面に配置された一つの入力ポートから入力される光を複数の光に分岐する入力光分岐部と、
前記入力光分岐部で分岐された各光を、前記各光変調部のマッハツェンダ型光導波路の入力端に導く複数の曲線導波路と、を備え、
前記各光変調部の信号電極は、前記電気信号が印加される各々の入力端が、前記基板の入力端面に交わる対向側面のうちの一方の側面に所定の間隔をあけて並べて配置され、
前記各光変調部の光分岐部は、前記基板の対向側面に平行な第1方向について、前記信号電極の入力端の配置に応じて出力側にずらして配置されることを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の光分岐部は、前記第1方向に直交する第2方向について、前記入力光分岐部との間隔が互いに異なり該入力光分岐部を挟んで非対称に配置されていることを特徴光変調器。
前記各光変調部の光分岐部は、前記第1方向について、隣り合う光分岐部との間隔が前記信号電極の入力端の配置間隔と等しいことを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の光分岐部は、前記第1方向について、隣り合う光分岐部との間隔が前記信号電極の入力端の配置間隔よりも狭く、
少なくとも1つの前記光変調部の信号電極は、前記一対の分岐導波路に沿う部分の一端を前記基板の一方の側面まで伸ばして前記入力端とした入力引出線部分が、前記第2方向に対し角度を付けて斜めに配線されていることを特徴とする光変調器。
前記複数の曲線導波路は、曲率半径が互いに等しいことを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の信号電極は、前記一対の分岐導波路に沿う部分の一端を前記基板の一方の側面まで伸ばして前記入力端とした入力引出線部分の長さが互いに等しいことを特徴とする光変調器。
少なくとも1つの前記光変調部の信号電極は、前記入力引出線部分が屈曲しており、隣り合う他の信号電極の入力引出線部分との間隔が前記入力端の配置間隔よりも狭くなる部分を含むことを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の光分岐部は、二つの光入力端および二つの光出力端を有する2×2光カプラを用いて構成され、該2×2光カプラの二つの光入力端のうちで前記入力光分岐部に近い方の光入力端に対して、前記曲線導波路が接続されることを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の光分岐部および光合波部は、二つの光入力端および二つの光出力端を有する2×2光カプラをそれぞれ用いて構成され、前記各光分岐部の2×2光カプラについて、二つの光入力端のうちの同じ側に位置する光入力端に光が与えられると共に、前記各光合波部の2×2光カプラについて、二つの光出力端のうちの同じ側に位置する光出力端から光が取り出されることを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の信号電極は、抵抗を介して前記接地電極に接続される各々の出力端が、前記基板の対向側面のうちの他方の側面に並べて配置されていることを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の信号電極は、隣り合う前記出力端の間隔が前記入力端の配置間隔と等しいことを特徴とする光変調器。
前記各光変調部は、前記一対の分岐導波路上で前記信号電極が配置されていない部分に、バイアス電圧を印加するDC電極をそれぞれ備え、該各DC電極が、前記第1方向について、前記信号電極の入力端の配置間隔に応じた距離だけ出力側に順次ずらして配置されていることを特徴とする光変調器。
前記各光変調部から出力される変調光がそれぞれ与えられる複数の曲線導波路と、
前記各曲線導波路を伝搬した変調光を合波し、該合波光を前記基板の入力端面に対向する出力端面に配置された一つの出力ポートに出力する出力光合波部と、を備えたことを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の光分岐部および前記入力光分岐部の相対的な配置と、前記各光変調部の光合波部および前記出力光合波部の相対的な配置とが、前記入力光分岐部および前記出力光分岐部の間で形成されるマッハツェンダ干渉計の中心点に関して対称の関係にあることを特徴とする光変調器。
前記各光変調部の光合波部と前記出力光合波部との間を接続する前記各曲線導波路上に、バイアス電圧を印加するDC電極をそれぞれ備えたことを特徴とする光変調器。
前記出力ポートに出力される光の変調方式がDPQSKであることを特徴とする光変調器。
11,21A〜21D…入力導波路
12,12AB,12CD…入力光分岐部
22A〜22D,27A,27B…光分岐部
13A,13B,13AB,13CD,14A,14B,14AB,14CD…曲線導波路
15,15AB,15CD…出力光合波部
25A〜25D,28A,28B…光合波部
16,26A,26B…出力導波路
20A〜20D…光変調部
23A〜23D,24A〜24D…分岐導波路
31A〜31D…信号電極
32A,32B…接地電極
33A,33B,34A,34B…DC電極
INTA,INTB…相互作用部
Lin…入力光
Lout,LoutA,LoutB…出力光
P1…入力ポート
P2,P2A,P2B…出力ポート
P3A〜P3D…信号電極の入力端
P4A〜P4D…信号電極の出力端
dx1…光分岐部のx方向の間隔
dxE…信号電極の入力端の間隔
Claims (9)
- 電気光学効果を有する基板にマッハツェンダ型光導波路を形成し、該マッハツェンダ型光導波路の光分岐部および光合波部の間に位置する一対の分岐導波路に沿って信号電極および接地電極を設け、進行波電極とした前記信号電極に、変調データに対応した電気信号を印加することにより、前記マッハツェンダ型光導波路を伝搬する光の変調を行う複数の光変調部が、同一の前記基板上に並列に配置された光変調器であって、
前記基板の入力端面に配置された一つの入力ポートから入力される光を複数の光に分岐する入力光分岐部と、
前記入力光分岐部で分岐された各光を、前記各光変調部のマッハツェンダ型光導波路の入力端に導く複数の曲線導波路と、を備え、
前記各光変調部の信号電極は、前記電気信号が印加される各々の入力端が、前記基板の入力端面に交わる対向側面のうちの一方の側面に所定の間隔をあけて並べて配置され、
前記各光変調部の光分岐部は、前記基板の対向側面に平行な第1方向について、前記信号電極の入力端の配置に応じて出力側にずらして配置され、かつ、前記第1方向に直交する第2方向について、前記入力光分岐部との間隔が互いに異なり該入力光分岐部を挟んで非対称に配置されていることを特徴とする光変調器。 - 請求項1に記載の光変調器であって、
前記各光変調部の光分岐部は、前記第1方向について、隣り合う光分岐部との間隔が前記信号電極の入力端の配置間隔と等しいことを特徴とする光変調器。 - 請求項1に記載の光変調器であって、
前記各光変調部の光分岐部は、前記第1方向について、隣り合う光分岐部との間隔が前記信号電極の入力端の配置間隔よりも狭く、
少なくとも1つの前記光変調部の信号電極は、前記一対の分岐導波路に沿う部分の一端を前記基板の一方の側面まで伸ばして前記入力端とした入力引出線部分が、前記第2方向に対し角度を付けて斜めに配線されていることを特徴とする光変調器。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の光変調器であって、
前記各光変調部の信号電極は、前記一対の分岐導波路に沿う部分の一端を前記基板の一方の側面まで伸ばして前記入力端とした入力引出線部分の長さが互いに等しいことを特徴とする光変調器。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の光変調器であって、
前記各光変調部の光分岐部は、二つの光入力端および二つの光出力端を有する2×2光カプラを用いて構成され、該2×2光カプラの二つの光入力端のうちで前記入力光分岐部に近い方の光入力端に対して、前記曲線導波路が接続されることを特徴とする光変調器。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の光変調器であって、
前記各光変調部の光分岐部および光合波部は、二つの光入力端および二つの光出力端を有する2×2光カプラをそれぞれ用いて構成され、前記各光分岐部の2×2光カプラについて、二つの光入力端のうちの同じ側に位置する光入力端に光が与えられると共に、前記各光合波部の2×2光カプラについて、二つの光出力端のうちの同じ側に位置する光出力端から光が取り出されることを特徴とする光変調器。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の光変調器であって、
前記各光変調部の信号電極は、抵抗を介して前記接地電極に接続される各々の出力端が、前記基板の対向側面のうちの他方の側面に並べて配置されていることを特徴とする光変調器。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載の光変調器であって、
前記各光変調部は、前記一対の分岐導波路上で前記信号電極が配置されていない部分に、バイアス電圧を印加するDC電極をそれぞれ備え、該各DC電極が、前記第1方向について、前記信号電極の入力端の配置間隔に応じた距離だけ出力側に順次ずらして配置されていることを特徴とする光変調器。 - 請求項1〜8のいずれか1つに記載の光変調器であって、
前記各光変調部から出力される変調光がそれぞれ与えられる複数の曲線導波路と、
前記各曲線導波路を伝搬した変調光を合波し、該合波光を前記基板の入力端面に対向する出力端面に配置された一つの出力ポートに出力する出力光合波部と、を備えたことを特徴とする光変調器。
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