JP5646945B2

JP5646945B2 - 光変調器

Info

Publication number: JP5646945B2
Application number: JP2010230715A
Authority: JP
Inventors: 才田　隆志; 隆志才田; 都築　健; 健都築; 郷　隆司; 隆司郷; 山崎　裕史; 裕史山崎; 美野　真司; 真司美野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: JP2012083610A

Description

本発明は、光変調器およびそのための光部品に関する。

大容量光通信に向けてＰＤＭ−ＱＰＳＫ（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）など偏波多重された光信号の利用が進んでおり、偏波多重された光信号を生成する変調器の開発が進んでいる（非特許文献１参照）。

一般に偏波多重された光信号には、直交する偏波が時間的に同一のタイムスロットにある偏波アライン方式（図１（ａ））と、ビット間隔の１／２だけずれている偏波インターリーブ方式（図１（ｂ））がある。偏波インターリーブ方式は、光ファイバ中の非線形性に強い特徴がある。

図２に、従来の偏波インターリーブ変調器の例を示す。上側アームのＸ変調器と下側アームのＹ変調器との間に光学的な遅延を与える遅延部を設けることで偏波インターリーブされた光信号を生成している。

H. Yamazaki et al., ‘‘Integrated 100-Gb/s PDM-QPSK modulator using a hybrid assembly technique with silica-based PLCs and LiNbO3 phase modulators,’’ Proc. ECOC 2008, Mo3.C.1

しかしながら、従来の構成では、直交する偏波間に遅延を与える遅延部のために変調器の回路サイズが増大する課題があった。たとえば、４３ＧＰＤＭ−ＱＰＳＫでの遅延部は真空中で１４ｍｍ程度の長さになる。通常、このような用途に使われる変調器のサイズは１３．５ｍｍ×１２０ｍｍ程度であるので、１４ｍｍの遅延部は実装上問題となる。

加えて、偏波アラインでは遅延が０ｍｍであることから、偏波インターリーブ用の変調器と偏波アライン用の変調器では遅延部の光学構成が異なることになり、さらに、４０Ｇ用と１００Ｇ用の偏波インターリーブ型変調器でも必要遅延量の違いから遅延部の光学構成が異なることになる。したがって、変調器の汎用化という点からも課題であった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、実装が従来よりも容易な偏波インターリープ型変調器を提供することにある。また、本発明の他の目的は、光変調器のための光部品であって、偏波インターリーブ型変調器の実装を従来よりも容易にし、かつ、偏波多重された光信号を生成する種々の光変調器に用いることのできる汎用性の高い光部品を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、偏波多重された光信号を生成する光変調器において、筐体内に、光入力用ポートと、前記光入力用ポートに光学的に接続された、１入力２出力の光カプラと、前記光カプラの第１及び第２の出力にそれぞれ光学的に接続された、第１及び第２のベクトル変調器と、前記第１及び第２のベクトル変調器の出力にそれぞれ光学的に接続された、第１及び第２の光出力用ポートとを備え、筐体外に、前記第１の光出力用ポートに接続された、光学的な遅延を与える遅延部と、前記遅延部及び前記第２の光出力用ポートに接続された偏波ビームコンバイナとを備え、前記遅延部は、光ファイバであることを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記光入力用ポート、前記光カプラ、前記第１及び第２のベクトル変調器、並びに、前記第１及び第２の光出力用ポートがＬＮ基板上に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記第１及び第２のベクトル変調器の少なくとも一部がＬＮ基板上に形成され、前記光入力用ポート、前記光カプラ、並びに、前記第１及び第２の光出力用ポートは、ＰＬＣ上に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第１の態様において、前記光入力用ポート、前記光カプラ、前記第１及び第２のベクトル変調器、並びに、前記第１及び第２の光出力用ポートがＩｎＰ基板上に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の第５の態様は、第１乃至第４のいずれかの態様において、前記第２の光出力用ポートと前記偏波ビームコンバイナとの間の接続が９０度捻りの偏波保持光ファイバにより行われていることを特徴とする。

本発明によれば、遅延部を光部品の筐体外に配置することにより、光変調器の実装を従来よりも容易にすることができ、また、光部品の汎用性を高めることができる。

偏波多重方式を説明するための示す図である。従来の偏波インターリーブ変調器の例を示す図である。本発明の一実施形態に係る偏波インターリーブ型変調器を示す図である。図３の実施形態の変形形態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る偏波インターリーブ型変調器を示す図である。偏波インターリーブ型変調器３００は、光入力用ポート３１１、第１の光出力用ポート３１２及び第２の光出力用ポート３１３を有する１入力２出力の光部品３１０と、第１の光出力用ポート３１２に接続された、光学的な遅延を与える遅延部３２０と、遅延部３２０及び第２の光出力用ポート３１３に接続された偏波ビームコンバイナ３３０とを備える。第２の光出力用ポート３１３と偏波ビームコンバイナ３３０との間の接続は、９０度捻りの偏波保持光ファイバ３４０により行われ、第２の光出力用ポート３１３から出力される光信号の偏波変換がなされる。偏波ビームコンバイナ３３０からの出力光が偏波多重された光信号である。光部品３１０は筺体内に構成要素が収容されているが、遅延部３２０が光部品３１０の筐体の外部に配置される外付け構成であるため、遅延部３２０として光ファイバを用いることができ、実装が従来よりも容易になっている。

光部品３１０は、光入力用ポート３１１に光学的に接続された、１入力２出力の第１の光カプラ３１６と、第１の光カプラ３１６の２つの出力にそれぞれ接続され、その出力がそれぞれ第１及び第２の光出力用ポート３１２、３１３に光学的に接続された第１及び第２のベクトル変調器３１４、３１５とを有する。遅延部３２０が光部品３１０の筐体の外部に配置される外付け構成であるため、光ファイバで自由に遅延を調整することができる。また、光部品３１０は、所望の光変調器に必要な遅延部の光学構成に無関係であるため、汎用性を高めることができる。

図３では、単一の基板、たとえば、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）の基板上に形成された光部品を示したが、ＩｎＰの基板上に形成された光部品を用いてもよい。また、図４のように、光部品４１０を、ＬＮ基板上にチタン（Ｔｉ）拡散を用いて光導波路を形成したＬＮ変調器と、ＰＬＣとを組み合わせたハイブリッド光モジュールとすることもできる。図４に示す例では、ベクトル変調器（ベクトル変調器の一部でもよい。）についてのみＬＮ変調器４１０Ｂを用い、引き回しのための光導波路には、ＬＮ変調器４１０Ｂの両端に接続された第１及び第２のＰＬＣ４１０Ａ、４１０Ｃを用いたが、ＬＮ変調器４１０Ｂの替わりにＩｎＰ変調器を用いてもよい。ＬＮ変調器は、伝搬損失や許容曲げ半径がＰＬＣと比べて大きく、可変カプラ、折返し、偏波合成回路等の複雑な光回路の構成に不向きであるという欠点を有するが、ＰＬＣと組み合わせることにより、ＬＮ変調器の優れた特性はそのままで、ＰＬＣの優れたパッシブ回路の特徴を生かすことができる。例えば、回路全体を小型にしたり、全体の損失を低減したりすることが可能である。なお、ここで「ＰＬＣ」とは、Ｓｉ基板上にＳｉＯ₂系ガラスを主成分とする光導波路を形成した石英系平面光波回路（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）を言う。

３００偏波インターリーブ型変調器（「光変調器」に対応）
３１０光部品
３１１光入力用ポート
３１２第１の光出力用ポート
３１３第２の光出力用ポート
３１４第１のベクトル変調器
３１５第２のベクトル変調器
３１６第１の光カプラ
３２０遅延部
３３０偏波ビームコンバイナ
３４０偏波保持光ファイバ
４１０光部品
４１０Ａ第１のＰＬＣ
４１０ＢＬＮ変調器
４１０Ｃ第２のＰＬＣ

Claims

偏波多重された光信号を生成する光変調器において、筐体内に、
光入力用ポートと、
前記光入力用ポートに光学的に接続された、１入力２出力の光カプラと、
前記光カプラの第１及び第２の出力にそれぞれ光学的に接続された、第１及び第２のベクトル変調器と、
前記第１及び第２のベクトル変調器の出力にそれぞれ光学的に接続された、第１及び第２の光出力用ポートと
を備え、筐体外に、
前記第１の光出力用ポートに接続された、光学的な遅延を与える遅延部と、
前記遅延部及び前記第２の光出力用ポートに接続された偏波ビームコンバイナと
を備え、
前記遅延部は、光ファイバであることを特徴とする光変調器。
前記光入力用ポート、前記光カプラ、前記第１及び第２のベクトル変調器、並びに、前記第１及び第２の光出力用ポートは、ＬＮ基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
前記第１及び第２のベクトル変調器の少なくとも一部がＬＮ基板上に形成され、前記光入力用ポート、前記光カプラ、並びに、前記第１及び第２の光出力用ポートは、ＰＬＣ上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
前記光入力用ポート、前記光カプラ、前記第１及び第２のベクトル変調器、並びに、前記第１及び第２の光出力用ポートは、ＩｎＰ基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
前記第２の光出力用ポートと前記偏波ビームコンバイナとの間の接続は、９０度捻りの偏波保持光ファイバにより行われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器。