JP5860159B2 - 光変調回路 - Google Patents
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Description
本発明は、光通信システムに応用可能な光変調回路に関する。
光スペクトルの利用効率を向上させるため、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)等の多値変調の検討が盛んに行われている。
多値光信号を得る方法の1つとして、プッシュプル駆動型のマッハツェンダ変調器(Mach−Zehnder Modulator、MZM)を多値電気信号で駆動する方法がある。
図1に、従来のプッシュプル駆動MZM100を示す。本例では、Xカットニオブ酸リチウム(LiNbO3)基板を用いたシングルエンド電極型のMZMを示す。図1において、MZM100は、光分岐部101及び光結合部102からなるマッハツェンダ干渉計型の光回路に、進行波型の変調電極103と、集中乗数型のDCバイアス電極104とが装荷されて構成されている。図面の簡易化のため、各電極は信号線部分のみを示し、グランド電極は省略している。変調電極103に入力された駆動電気信号により、各光導波路中を導波する光信号には+φ及び−φの位相変化が与えられる。ここで、φ=(π/2Vπ)・Vであり、Vは駆動電気信号の電圧レベルであり、Vπはアーム間の相対光位相をπ変化させる電圧である。さらに、DCバイアス電極104によって印加されたバイアス電圧により、各光導波路中を導波する光信号には位相差πが与えられる。このとき、MZM光電界応答は、sinφで表される。
図2に、従来のMZMにおける駆動電圧に対する出力光信号の電界応答曲線を示す。図2に示されるように、従来のMZMでは、駆動電圧に対する応答曲線は非線形であるため、多値電気信号による駆動時に、応答曲線が線形である場合に得られる理想的な等間隔の出力光信号からズレが生じる。
一方、この信号歪みを抑えるために駆動電圧の振幅を2Vπから絞ると、図3に示すように大きな光損失が生じてしまう(非特許文献1参照)。
Shogo Yamanaka, Takayuki Kobayashi, Akihide Sano, Hiroji Masuda, Eiji Yoshida, Yutaka Miyamoto, Tadao Nakagawa, Munehiko Nagatani, Hideyuki Nosaka, "11 x 171 Gb/s PDM 16-QAM Transmission over 1440km with a Spectral Efficiency of 6.4 b/s/Hz using High-Speed DAC", ECOC 2010, 2010年, We. 8. C. 1
K. Jinguji, N. Takato, A. Sugita, and M. Kawachi, "Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide coupler with wavelength-flattened coupling ratio", Electron. Letters, 1990年, Vol.26, No.17, pp.1326-1327
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、光電界応答の非線形性が抑圧された光変調回路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の態様による光変調回路は、入力側カプラとしてY字型カプラ又は2入力2出力カプラを有し、出力側カプラとして第1の出力ポート及び第2の出力ポートを備えた2入力2出力カプラを有し、主信号によりプッシュプル駆動される第1のマッハツェンダ変調部と、前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第1の出力ポートに接続され、補正信号によりプッシュプル駆動される第2のマッハツェンダ変調部と、前記第2のマッハツェンダ変調部の出力ポートから出力された光信号と、前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第2の出力ポートから出力された光信号とを同一の偏波状態において光強度結合比r:1−rで結合する非対称光結合部とを備え、前記第1の出力ポートから前記非対称光結合部に至る光路長と前記第2の出力ポートから前記非対称光結合部に至る光路長とがほぼ等しいことを特徴とする。
また、このような目的を達成するために、本発明の第2の態様による光変調回路は、入力側カプラとして第1の入力ポート及び第2の入力ポートを備えた2入力2出力カプラを有し、出力側カプラとしてY字型カプラ又は2入力2出力カプラを有し、主信号によりプッシュプル駆動される第1のマッハツェンダ変調部と、前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第1の入力ポートに接続され、補正信号によりプッシュプル駆動される第2のマッハツェンダ変調部と、入力光信号を、前記第2のマッハツェンダ変調部の入力ポートと前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第2の入力ポートとへ同一の偏波状態において光強度分岐比r:1−rで分岐して送出する非対称光分岐部とを備え、前記非対称光分岐部から前記第1の入力ポートに至る光路長と前記非対称光分岐部から前記第2の入力ポートに至る光路長とがほぼ等しいことを特徴とする。
また、本発明の第3の態様による光変調回路は、光強度結合比rが0<r<0.3であることを特徴とする。
また、本発明の第4の態様による光変調回路は、前記補正信号が前記主信号と同一の信号もしくは前記主信号の反転信号であり、前記補正信号と前記主信号との間に前記第1のマッハツェンダ変調部と前記第2のマッハツェンダ変調部との間の光信号の伝播時間に相当する遅延が付与されていることを特徴とする。
また、本発明の第5の態様による光変調回路は、前記第1のマッハツェンダ変調部の変調電極と前記第2のマッハツェンダ変調部の変調電極とを連結する連結部を有し、前記連結部による信号伝搬遅延が前記第1のマッハツェンダ変調部と前記第2のマッハツェンダ変調部との間の光信号の伝播時間と等しいことを特徴とする。
また、本発明の第6の態様による光変調回路は、前記第1のマッハツェンダ変調部の変調電極と前記第2のマッハツェンダ変調部の変調電極とのうち電気入力から遠い変調電極が電気入力から近い変調電極より長いことを特徴とする。
また、本発明の第7の態様による光IQ変調回路は、並列に2個並べた前記請求項1または2に記載の光変調回路と、入力ポートからの入力光を2分岐し、前記2個の光変調回路に入力する光分岐部と、前記2個の光変調回路からそれぞれ出力された出力光を結合する光結合部と、前記光分岐部から前記光結合部に至る光路中に配置され、前記2個の光変調回路からそれぞれ出力された前記出力光が前記光結合部において光位相差π/2で結合するよう光位相を調整する位相調整部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の第8の態様による偏波多重IQ変調回路は、並列に2個並べた前記請求項7に記載の光IQ変調回路と、入力ポートからの入力光を2分岐し、前記2個の光IQ変調回路に入力する光分岐部と、前記2個の光IQ変調回路のうち、第1の光IQ変調回路からの出力光の偏光を90度回転する偏波回転子と、前記偏波回転子によって偏光を回転された前記第1の光IQ変調回路からの出力光と第2の光IQ変調回路からの出力光とを直交偏波合成し、偏波多重信号として出力ポートに出力する偏波結合部とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、駆動電圧に対する光電界応答において二次の成分を生成して一次の成分に加えることで、応答特性の非線形性が抑制された光変調回路を提供することができる。
本発明は、変調回路の回路構成に関するものであって、その効果は、変調回路を形成する材料には依存しない。そのため、以下に示す実施形態においては、変調回路を形成する材料を特に指定しない。変調回路を形成する材料としては、電気光学(Electro-Optic:EO)効果の一種であるポッケルス効果を有するLiNbO3(LN)やKTa1−xNbxO3やK1−yLiyTa1−xNbxO3などの多元系酸化物結晶、ポッケルス効果及び量子閉じ込めシュタルク効果(Quantum Confined Stark Effect:QCSE)による屈折率変調が可能なGaAs系やInP系の化合物半導体、クロモフォアなどのEO効果を有するポリマなどを用いることができる。さらには、複雑な構成の変調回路を低損失に作製するために、上記材料基板と石英系平面光波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)との異種基板接合型構成を用いてもよい。
また、本発明の効果は、マッハツェンダ変調部の変調電極がシングルエンド型、差動型のいずれの場合においても同様に得ることができる。一般によく知られている通り、プッシュプル駆動型マッハツェンダ変調回路における変調電極の配置は基板の種類や結晶軸方向等に依存する。例えば、一般に、Xカット型のLN基板を用いる場合はシングルエンド型が用いられ、Zカット型のLN基板を用いる場合は差動型が用いられる(但し、Zカット型においても分極反転を用いることでシングルエンド型とすることができる)。通常、シングルエンド型の信号電極は、両光導波路アームの中心に配置され、差動型の信号電極は、各アームの直上に配置される(但し、分極反転Zカット型LN基板を用いたシングルエンド型電極の場合、電極はアーム直上に配置される)。以下に示す例示の実施形態に係る光変調回路においては、図面の簡略化のため基本的にシングルエンド型電極を想定して説明する。しかし、差動型電極の場合でもマッハツェンダ変調部の応答特性は同一の数式に帰着するため、電極配置の選択は本発明の効果に影響を及ぼすものではない。また、以下に示す例示の実施形態に係る図面においては、簡略化のため信号電極のみを示し、グランド電極は省略する。
また、以下に示す例示の実施形態に係る光変調回路において、マッハツェンダ変調部の両アームの光路長は、全て等長設計である。実際には、プロセスエラーやDCドリフト等により光路長のズレが生じるが、一般にそのようなズレはDCバイアスの調整より補償される。補償量は、材料や製造条件、変調器の使用環境等によって様々に異なるため、一意に定まるものではない。このため、以下の実施形態において、DCバイアスにより付与されるアーム間位相差の値には、光路長補償分は含まないものとする。
(第1の実施形態)
図4に、本発明の第1の実施形態に係る光変調回路400を示す。
図4に、本発明の第1の実施形態に係る光変調回路400を示す。
図4において、光変調回路400は、メイン入力ポート401と、第1及び第2のマッハツェンダ変調部410及び420と、非対称光結合部407と、メイン出力ポート402とを備える。第1のマッハツェンダ変調部410は、入力側カプラ及び出力側カプラとして方向性結合器411及び412を用いた2出力のクロス・バースイッチ型構成となっている。クロス側出力ポート416は非対称光結合部407に接続され、バー側出力ポート415は第2のマッハツェンダ変調部420に接続されている。第2のマッハツェンダ変調部420は、入力側カプラ及び出力側カプラとしてY字型カプラ421及び422を用いた1入力1出力構成となっている。各マッハツェンダ変調部410、420は、進行波型の変調電極413及び423と、集中乗数型のDCバイアス電極414及び424とを夫々備えている。さらに、光変調回路400は、非対称光結合部407への入力光の相対位相を調整するDCバイアス電極404が別途配置されている。第1及び第2のマッハツェンダ変調部410、420においては、夫々DCバイアス電極414、424を用い、駆動信号電圧ゼロの状態において、アーム間位相差がπとなるよう位相が調整される。非対称光結合部407としては、結合比固定の非対称カプラを用いてもよいが、柔軟な調整を可能にするために、結合比を調整できる可変カプラを用いると便利である。第1のマッハツェンダ変調部410のバー側出力ポート415から第2のマッハツェンダ変調部420を介して非対称光結合部407へ至る光路長と、第1のマッハツェンダ変調部410のクロス側出力ポート416から非対称光結合部407へ至る光路長は、互いに等しい。
なお、メイン出力ポート402の他に、回路の中間での信号状態を監視するためのタップ回路及びモニタ出力ポートを適宜配置してもよい。タップ回路の設置位置としては、例えば、第1のマッハツェンダ変調部410の2本の出力ポート部、第2のマッハツェンダ変調回路420の出力ポート部等が考えられる。
第1のマッハツェンダ変調部410のクロス側、バー側の光電界応答を夫々T1c、T1b、第2のマッハツェンダ変調部420の光電界応答をT2、変調回路全体の光電界応答をTとする。本質的でない位相係数を省略すると、T1c、T1b、T2、Tは、以下の数式1のように表すことができる。
但し、定数Vπ1、Vπ2は、夫々マッハツェンダ変調部410、420においてアーム間の相対光位相をπ変化させる電圧(定数)であり、変数V1、V2は、夫々マッハツェンダ変調部410、420に入力される駆動信号電圧であり、θは、DCバイアス電極404により付与されるアーム間位相差である。また、rは、非対称光結合部407における光強度結合比であり、第2のマッハツェンダ変調部420側からの入力に対する光結合強度:第1のマッハツェンダ変調部410のクロス側出力ポート416側からの入力に対する光結合強度=r:1−rとする。上式は光電界応答であるため、rおよび1−rの平方根が各項の係数として係る。
なお、V2は、V1に対して一定の遅延を付与して変調電極に入力する必要がある。その理由は、第1のマッハツェンダ変調部410で変調を受けた光信号が第2のマッハツェンダ変調部420まで到達するまでには一定の時間がかかるため、駆動電気信号V2もこれに合わせて遅延させる必要があるためである。具体的には、V1が入力される変調電極413において光信号と電気信号の相互作用が開始する点から、V2が入力される変調電極423において光信号と電気信号の相互作用が開始する点までの光導波路の物理長をL、同導波路における光信号の群速度をN、光速をcとすると、V2のV1に対する時間遅延τは、τ=NL/cとする必要がある。
最終応答Tとして線形性の高い応答を得るためには二通りの駆動方法がある。すなわち、補正信号V2を主信号V1の反転信号(V2=−V1)とし、θ=0とする方法と、補正信号V2を主信号V1と同一信号(V2=V1)とし、θ=πとする方法である。いずれの場合においても、変調回路全体の応答Tは、以下の数式2のように表すことができる。
但し、φ=(π/2Vπ1)・V1であり、Vπ2=Vπ1とした。なお、V2=V1の場合においては、θ=πとする代わりにθ=0とし、DCバイアス電極424を用いて駆動信号電圧ゼロの状態において第2のマッハツェンダ変調部420のアーム間位相差を−πとしても同等の応答を得ることができる。
図5に、数式2においてr=0.12とした際のTの値をV1/Vπ1(=2φ/π)に対してプロットした応答曲線を示す。図2及び図3に示した従来のMZMの応答がsin関数であるのに対し、図5に示した本実施例の応答はより直線に近く、線形性が向上している。また、光損失も僅かである。
図6は、数式2の右辺第一項、右辺第二項、及び左辺TをV1/Vπ1(=2φ/π)に対してプロットした応答曲線である。図6に示されるように、右辺第一項は従来のMZMと同様のサイン応答項だが、第二項として応答周期が1/2のサイン応答項が逆符号で付加されている。この第二項により、第一項の非線形性が抑制されるため、変調回路全体の応答Tが直線に近づいていることから、線形性が向上していることがわかる。
以下、応答の線形性を定量化するため、変調器を純粋なサイン波信号で駆動した場合の出力光信号スペクトルについて説明する。理想的な線形応答変調器においては、出力光電界は駆動信号に比例するため、駆動サイン波の周波数をfsとすると、出力光信号スペクトルには光キャリア周波数f0に対しf0±fsの基本波成分のみが現れるはずである。しかしながら、実際には変調器応答には非線形性が存在するため、f0±nfs(nは2以上の自然数)の高調波成分も現れる。最大の高調波成分に対する基本波成分の強度比は、Spurious−free dynamic range(SFDR)と呼ばれ、線形性の指標として用いることができる。
図7Aおよび図7Bに、図1に示した従来のMZMおよびr=0.12とした場合の図4に示した本実施形態に係る光変調回路をそれぞれ全幅振幅2Vπのサイン波で駆動した際の出力光信号スペクトルを示す。図7Aおよび図7Bにおいて、横軸は高調波次数nであり、縦軸はスペクトル強度である。図7Aに示す通り、従来のMZMにおいては3次高調波が大きく、SFDRは約18.3dBである。これに対し、図7Bに示す通り、r=0.12とした場合の本実施形態に係る光変調回路においては3次高調波と5次高調波の強度がほぼ拮抗しており、SFDRは約36.8dBである。すなわち本実施形態に係る光変調回路では、従来例に対しSFDRが18.5dB改善している。
SFDRは、駆動サイン波の振幅およびrの値にも依存する。その様子を説明するため、駆動信号を全幅振幅2αVπ(αは変調指数)、角周波数ω(=2πfs)のサイン波とした場合の本実施形態に係る光変調回路の出力光信号電界Eoutを第一種ベッセル関数Jを用いて展開すると、以下の通りとなる。
SFDRは、m=0の項(基本波)の二乗とm>0の項(高調波)の項の係数の二乗の比として得ることができる。すなわち、
なお、上記数式4は、図4に示した本実施形態に係る光変調回路の出力光信号のSFDRを表しているが、図1に示した従来のMZMの応答は本実施形態に係る光変調回路においてr=0とした場合の応答と等しいため、数式4においてr=0とすれば図1に示した従来のMZMのSFDRを求めることができる。
図8に、数式4によって得られるSFDRの値の横軸α、縦軸rに対する等高線プロットを示す。図8に示すように、rの最適値(SFDR最大を与えるrの値)は、αに対して緩やかに変化していることがわかる。例えば、α=1においては、r=0.12(図7Bの条件)が最適であり、このときSFDRは、36.8dBとなるが、駆動振幅を絞りα=0.5とした場合は、r=0.07が最適であり、このときSFDR=61.5dBとなる。
一般に、駆動振幅を絞るほど線形性は向上し、SFDRは大きくなるが、図3に示した従来のMZMにおいて駆動振幅を絞る場合と同様、本実施形態に係る光変調回路においても駆動振幅を絞ると原理的な光損失が大きくなる。ここで、原理的な光損失とは、駆動信号のピーク電圧に対する光損失を指す。具体的には、この原理的な光損失は、以下の式で表すことができる。
図9に、数式5によって得られる原理的な光損失の値の横軸α、縦軸rに対する等高線プロットを示す。α=1、r=0.12(図7Bの条件、SFDR=36.8dB)においては、原理的な光損失は0.56dBとわずかな値に留まる。従来技術(r=0に相当)において同等のSFDRを達成するためにはα=0.37まで絞る必要があるが、このとき原理的な光損失は、5.21dBとなる。換言すれば、仮にSFDR=36.8dBが必要とされた場合、本実施形態に係る光変調回路を用いることで、従来技術に対し原理的な光損失を4.65dB低減することができる。
なお、図9から明らかな通り、原理的な光損失は、rよりもαに強く依存し、ほぼα=1.0〜1.4の領域内で最小値をとる。一方で、図8に示される通り、SFDRは、αを小さくするほど改善する傾向がある。すなわち、1.4<αの領域では光損失、SFDRの両面で不利であり、α<1.4の領域ではほぼ光損失とSFDRがトレードオフしている。従って、αの設定領域は0<α<1.4とすることが適切である。さらに図8及び図9に示される通り、0<α<1.4においてはSFDRが最小となる領域はr<0.3に存在し、rが小さくなるほど原理的な光損失も小さくなる。従って、rの設定領域は0<r<0.3とすることが適切である。
また、マッハツェンダ変調部410の出力カプラ412としては、方向性結合器の他にもマルチモード干渉(Multi Mode Interference:MMI)カプラや、非特許文献2に示される波長無依存カプラ(Wavelength Insensitive Coupler:WINC)を用いることもできる。どのような2入力2出力カプラを用いても、その出力ポートからの光信号は互いに相反関係となるため、バイアス電極414を用いた位相調整を適切に行えば数式1は成立する。このことは、光カプラの相反性とエネルギー保存則から導くことができる(厳密には、カプラの内部損失によって相反性が崩れる場合があるが、内部損失の充分小さいカプラを用いれば問題ない)。さらに、入力カプラ411としては、図4に例示されるように2入力2出力カプラを用いても、また、Y字型カプラを用いてもよい。Y字型カプラを用いる場合は、クロス・バースイッチ型とは呼べないが、DCバイアス電極414によるアーム間位相差調整において、駆動信号電圧ゼロの状態においてクロス側出力ポート416側への出力光が最小となるよう調整すれば、上記数式1〜5は全て成り立つので、本質的な違いはない。同様に、カプラ421、422として2入力2出力カプラを用いてもよい。
(第2の実施形態)
図10に、本発明の第2の実施形態に係る光変調回路1000を示す。
図10に、本発明の第2の実施形態に係る光変調回路1000を示す。
図10において、本発明の第2の実施形態に係る光変調回路1000は、図4に示した第1の実施形態の光変調回路400において、光の入出力方向を逆転し、これに合わせて変調電極413及び423の入出力方向を逆転した変調電極1013及び1023を配置したものである。変調電極部以外は、相反的なパッシブ光回路であるため、本実施形態に係る光変調回路1000は、図4に示した第1の実施形態に係る光変調回路400と全く同等の機能を有する。但し、第1の実施形態に係る光変調回路400ではマッハツェンダ変調部420の駆動信号をマッハツェンダ変調部410の駆動信号に対し遅延させる必要があったことに対し、本実施形態でに係る光変調回路1000は入出力方向が逆転しているのでマッハツェンダ変調部510の駆動信号をマッハツェンダ変調部520の駆動信号に対し遅延させる必要がある。
なお、各部の名称について、非対称結合部407は非対称光分岐部1007に置き換わっており、マッハツェンダ変調部410のバー側出力ポート415及びクロス側出力ポート416はマッハツェンダ変調部1010の入力ポート1015及び1016にそれぞれ置き換わっているが、これらは単に入出力方向反転に伴い名称変更したものであって、物理構造としては全く同じものを用いることができる。
(第3の実施形態)
図11に、本発明の第3の実施形態に係る光変調回路1100を示す。
図11に、本発明の第3の実施形態に係る光変調回路1100を示す。
図11において、本発明の第3の実施形態に係る光変調回路1100は、図4に示した第1の実施形態に係る光変調回路400に対し、変調電極1113と変調電極1123との間を連結部1133で接続することによって駆動信号の入力を一本化した点で異なっており、他は同一である。
第1の実施形態の説明にある通り、マッハツェンダ変調部1120に対する補正信号V2は、マッハツェンダ変調部1110を駆動する主信号V1と同一信号もしくはその反転信号である。本実施形態の構成を用いれば、V2はV1と同一信号となり、かつ駆動信号の入力ポートを一個とすることができるため、変調器を駆動する電気配線を簡略化することができる。但し、連結部1133による伝搬遅延τは、前出のN、Lを用いてτ=NL/cとなるよう設計する必要がある。また、補正信号V2は、主信号V1に対し変調電極1113及び連結部1133の伝搬損失分だけ減衰してしまうため、これに合わせてVπ2をVπ1に対して小さくする必要がある。具体的には、変調電極1123を変調電極1113に対して長くするなどの補正法により、Vπ2/Vπ1=(V2の振幅)/(V1の振幅)となるようにすれば、数式2に示した応答を得ることができる。なお、第1及び第2の実施形態の説明から明らかな通り、本実施形態に係る光変調回路において光の入出力及び変調電極の入出力を反転させた構成においても、同等の効果を得ることができる。
(第4の実施形態)
図12に、本発明の第4の実施形態に係る偏波多重IQ変調回路1200を示す。
図12に、本発明の第4の実施形態に係る偏波多重IQ変調回路1200を示す。
図12において、本発明の第4の実施形態に係る光変調回路1200は、図4に示した第1の実施形態に係る光変調回路400を4個並列に並べることによって、偏波多重IQ変調回路を構成したものである。メイン入力ポート1201への入力光は、光分岐部1203により4分岐され、それぞれ、図4に示した第1の実施形態に係る光変調回路と同じ構成からなる高線形光変調回路1211〜1214へ入力される。高線形変調回路1211及び1212からの出力光は、相対位相がDCバイアス電極1221を用いてπ/2となるよう位相が調整されたのち結合し、さらに、偏波回転子1231により偏波軸が90°回転する。高線形変調回路1213及び1214からの出力光は、相対位相がDCバイアス電極1222を用いてπ/2となるよう位相が調整されたのち結合する。両信号は、偏波結合部1204により直交偏波合成され、偏波多重信号としてメイン出力ポート1202より出力される。
本実施形態の構成は、非特許文献1等多くの文献に示される偏波多重IQ変調器において、4並列に配置された従来のMZMを図4に示した高線形変調回路で置き換えたものである。高線形変調回路1211〜1214は、各偏波チャネルのI成分、Q成分に対応する。これにより、光電界応答の非線形性が抑圧された偏波多重IQ変調器を提供することができる。なお、高線形変調回路1211〜1214として、図4に示した第1の実施形態に係る光変調回路の代わりに図10に示した第2の実施形態に係る光変調回路や図11に示した第3の実施形態に係る光変調回路を用いてもよい。
また、図12に示した第4の実施形態に係る光変調回路のうち光分岐部1203を2分岐とし、高線形変調回路のうち隣接する2並列分(例えば高線形変調回路1211および1212)のみを用い、残りの2並列分(例えば高線形変調回路1213および1214)、偏波回転子1231、および偏波結合部1204を省けば、単偏波IQ変調回路を構成することもできる。
以上のように、本発明によれば、駆動電圧に対する光電界応答において二次の成分を生成して一次の成分に加えることで、応答特性の非線形性が抑制された光変調回路を提供することができる。
401、1001、1101、1201 メイン入力ポート
402、1002、1102、1202 メイン出力ポート
404、1004、1104、1221、1222 DCバイアス電極
407、1117 非対称光結合部
410、1010、1110 第1のマッハツェンダ変調部
411、1011、1111 第1のマッハツェンダ変調部の入力カプラ
412、1012、1112 第1のマッハツェンダ変調部の出力カプラ
413、1013、1113 第1のマッハツェンダ変調部の変調電極
414、1014、1114 第1のマッハツェンダ変調部のDCバイアス電極
415、1115 第1のマッハツェンダ変調部のバー側出力ポート
416、1116 第1のマッハツェンダ変調部のクロス側出力ポート
420、1020、1120 第2のマッハツェンダ変調部
421、1021、1121 第2のマッハツェンダ変調部の入力カプラ
422、1022、1122 第2のマッハツェンダ変調部の出力カプラ
423、1023、1123 第2のマッハツェンダ変調部の変調電極
424、1024、1124 第2のマッハツェンダ変調部のバイアス電極
1015 第1のマッハツェンダ変調部のバー側入力ポート
1016 第1のマッハツェンダ変調部のクロス側入力ポート
1107 非対称分岐部
1133 変調電極の連結部
1203 光分岐部
1204 偏波結合部
1211、1212、1213、1204 高線形光変調回路
1231 偏波回転子
402、1002、1102、1202 メイン出力ポート
404、1004、1104、1221、1222 DCバイアス電極
407、1117 非対称光結合部
410、1010、1110 第1のマッハツェンダ変調部
411、1011、1111 第1のマッハツェンダ変調部の入力カプラ
412、1012、1112 第1のマッハツェンダ変調部の出力カプラ
413、1013、1113 第1のマッハツェンダ変調部の変調電極
414、1014、1114 第1のマッハツェンダ変調部のDCバイアス電極
415、1115 第1のマッハツェンダ変調部のバー側出力ポート
416、1116 第1のマッハツェンダ変調部のクロス側出力ポート
420、1020、1120 第2のマッハツェンダ変調部
421、1021、1121 第2のマッハツェンダ変調部の入力カプラ
422、1022、1122 第2のマッハツェンダ変調部の出力カプラ
423、1023、1123 第2のマッハツェンダ変調部の変調電極
424、1024、1124 第2のマッハツェンダ変調部のバイアス電極
1015 第1のマッハツェンダ変調部のバー側入力ポート
1016 第1のマッハツェンダ変調部のクロス側入力ポート
1107 非対称分岐部
1133 変調電極の連結部
1203 光分岐部
1204 偏波結合部
1211、1212、1213、1204 高線形光変調回路
1231 偏波回転子
Claims (8)
- 入力側カプラとしてY字型カプラ又は2入力2出力カプラを有し、出力側カプラとして第1の出力ポート及び第2の出力ポートを備えた2入力2出力カプラを有し、主信号によりプッシュプル駆動される第1のマッハツェンダ変調部と、
前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第1の出力ポートに接続され、補正信号によりプッシュプル駆動される第2のマッハツェンダ変調部と、
前記第2のマッハツェンダ変調部の出力ポートから出力された光信号と、前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第2の出力ポートから出力された光信号とを同一の偏波状態において光強度結合比r:1−rで結合する非対称光結合部とを備え、
前記第1の出力ポートから前記非対称光結合部に至る光路長と前記第2の出力ポートから前記非対称光結合部に至る光路長とがほぼ等しいことを特徴とする光変調回路。 - 入力側カプラとして第1の入力ポート及び第2の入力ポートを備えた2入力2出力カプラを有し、出力側カプラとしてY字型カプラ又は2入力2出力カプラを有し、主信号によりプッシュプル駆動される第1のマッハツェンダ変調部と、
前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第1の入力ポートに接続され、補正信号によりプッシュプル駆動される第2のマッハツェンダ変調部と、
入力光信号を、前記第2のマッハツェンダ変調部の入力ポートと前記第1のマッハツェンダ変調部の前記第2の入力ポートとへ同一の偏波状態において光強度分岐比r:1−rで分岐して送出する非対称光分岐部とを備え、
前記非対称光分岐部から前記第1の入力ポートに至る光路長と前記非対称光分岐部から前記第2の入力ポートに至る光路長とがほぼ等しいことを特徴とする光変調回路。 - 光強度結合比rが0<r<0.3であることを特徴とする請求項1または2に記載の光変調回路。
- 前記補正信号が前記主信号と同一の信号もしくは前記主信号の反転信号であり、
前記補正信号と前記主信号との間に前記第1のマッハツェンダ変調部と前記第2のマッハツェンダ変調部との間の光信号の伝播時間に相当する遅延が付与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回路。 - 前記第1のマッハツェンダ変調部の変調電極と前記第2のマッハツェンダ変調部の変調電極とを連結する連結部を有し、前記連結部による信号伝搬遅延が前記第1のマッハツェンダ変調部と前記第2のマッハツェンダ変調部との間の光信号の伝播時間と等しい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回路。
- 前記第1のマッハツェンダ変調部の変調電極と前記第2のマッハツェンダ変調部の変調電極とのうち電気入力から遠い変調電極が電気入力から近い変調電極より長いことを特徴とする請求項5に記載の光変調回路。
- 並列に2個並べた前記請求項1または2に記載の光変調回路と、
入力ポートからの入力光を2分岐し、前記2個の光変調回路に入力する光分岐部と、
前記2個の光変調回路からそれぞれ出力された出力光を結合する光結合部と、
前記光分岐部から前記光結合部に至る光路中に配置され、前記2個の光変調回路からそれぞれ出力された前記出力光が前記光結合部において光位相差π/2で結合するよう光位相を調整する位相調整部と
を備えたことを特徴とする光IQ変調回路。 - 並列に2個並べた前記請求項7に記載の光IQ変調回路と、
入力ポートからの入力光を2分岐し、前記2個の光IQ変調回路に入力する光分岐部と、
前記2個の光IQ変調回路のうち、第1の光IQ変調回路からの出力光の偏光を90度回転する偏波回転子と、
前記偏波回転子によって偏光を回転された前記第1の光IQ変調回路からの出力光と第2の光IQ変調回路からの出力光とを直交偏波合成し、偏波多重信号として出力ポートに出力する偏波結合部と
を備えたことを特徴とする偏波多重IQ変調回路。
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JPN6013059524; Yu Wang-Boulic: 'A Linearized Optical Modulator for Reducing Third-Order Intermodulation Distortion' Journal of Lightwave Technology Vol. 10, No. 8, 199208, pp.1066-1070 * |
JPN6013059527; W. K. Burns: 'Linearized Optical Modulator with Fifth Order Correction' Journal of Lightwave Technology Vol. 13, No. 8, 199508, pp.1724-1727 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230032061A (ko) * | 2021-08-30 | 2023-03-07 | 광주과학기술원 | 거시적 얽힘 빛 쌍 발생 장치 및 방법 |
KR102621241B1 (ko) * | 2021-08-30 | 2024-01-05 | 광주과학기술원 | 거시적 얽힘 빛 쌍 발생 장치 및 방법 |
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