JPH01237517A - 導波路型光変調器 - Google Patents

導波路型光変調器

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JPH01237517A
JPH01237517A JP6459788A JP6459788A JPH01237517A JP H01237517 A JPH01237517 A JP H01237517A JP 6459788 A JP6459788 A JP 6459788A JP 6459788 A JP6459788 A JP 6459788A JP H01237517 A JPH01237517 A JP H01237517A
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JP
Japan
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waveguide
microwave
light wave
electrode
lines
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Pending
Application number
JP6459788A
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English (en)
Inventor
Minoru Kiyono
實 清野
Naoyuki Megata
直之 女鹿田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01237517A publication Critical patent/JPH01237517A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • G02F1/0356Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概   要〕 光通信システム等に利用される導波路型光変調器に関し
、 光波とマイクロ波の速度差から生じる変調速度限界をな
くして、変調速度の一層の高速化を実現することを目的
とし、 導波路に沿って複数に分割された進行波電極を設けると
共に、複数に分岐されたマイクロ波供給用の線路を前記
進行波電極にそれぞれ接続し、かつ該線路の長さを光波
とマイクロ波の速度差に基づいて順次長くなるように変
化させて構成し、また、導波路に沿って複数に分割され
た進行波電極を設けると共に、光波とマイクロ波の速度
整合の取れたマイクロ波供給用の線路を前記導波路に近
接して配設し、かつ該線路に対し前記複数の進行波電極
を順次接続して構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光通信システム等に利用される導波路型光変
調器に関する。
近年、数G b / s以上の変調速度を持つ光通信シ
ステムが活発に研究されており、例えばLiNbO3導
波路を用いた導波路型光変調器は上記のような高速度鋼
に有望と考えられている。
〔従来の技術〕
従来の導波路型光変調器としては、例えば、Z板L i
 N b O3からなる基板に対しTi拡散を施すこと
により導波路を形成し、このような基板上に上記導波路
に沿って進行波電極を配設したものが知られている。こ
のような光変調器では、上記進行波電極が導波路に沿っ
て長く形成されており、この電極に対し、導波路中の光
波の進行方向と同一方向に変調信号(マイクロ波)を伝
播させることにより光変調が行われる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したようなLiNbO3導波路を使用した光変調器
では、光波の屈折率が約2.14であるのに対し、マイ
クロ波の屈折率は約3〜4と大きい。
すると、この屈折率差から、光波とマイクロ波の間には
速度差が生じることになる。このような速度差があると
、上述したような長い進行波電極を持つものでは、その
下の導波路中において光波が変調信号を追い越してしま
うような場合が考えら ・れる。そして、マイクロ波の
変調速度が高速化すると1つのパルス幅が短(なるので
、光波がマイクロ波の1つのパルスから次のパルスへと
追い越す可能性が高くなくなってしまう。光波がマイク
ロ波のパルスを追い越せば、例えば0レベルで変調ずべ
きところがルベルで変調されることとなり、光波をマイ
クロ波によって正しく変調できないこととなる。このよ
うなことのないように変調速度には限界を設けなければ
ならず、それ以上に高速化できないという問題があった
本発明は、上記問題点に鑑み、光波とマイクロ波の速度
差から生じる変調速度限界をなくして、変調速度の一層
の高速化を実現することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1の発明では、まず、導波路の形成された基板上に、
上記導波路に沿って複数に分割された進行波電極を設け
る。そして、同一電源から複数に分岐されたマイクロ波
供給用の線路を上記複数の進行波電極にそれぞれ接続す
る。しかも、上記複数の線路の長さを光波とマイクロ波
の速度差に基づいて順次長くなるように変化させる。例
えば、上記複数の線路のうちの互いに隣り合った2つの
線路の長さの差は、この差によって生じるマイクロ波の
伝播時間の遅れが、上記2つの線路の接続されたそれぞ
れの進行波電極の一方の先頭位置から他方の先頭位置ま
での光波の伝播時間に等しくなるように設定される。
第2の発明では、まず、導波路の形成された基板上に、
上記導波路に沿って複数に分割された進行波電極を設け
る。そして、光波とマイクロ波の速度整合の取れたマイ
クロ波供給用の線路を上記導波路に近接して配設する。
更に、上記線路に対し、上記複数の進行波電極を順次接
続する。なお、線路と進行波電極とは、互いに特性イン
ピーダンスの整合を取りながら順次接続されていること
が望まれる。このことは、各進行波電極に接続される終
端抵抗についても同様である。
〔作   用〕
第1の発明において、複数に分岐された線路に対し同一
電源からマイクロ波を供給すると、このマイクロ波が各
線路を伝播されて各電極まで到達する時間には、各線路
の長さに応じて順次遅れ時11−が生じる。ここで、各
線路の長さを光波とマイクロ波の速度差に基づいて順次
長くなるように適宜設定することにより、上記の遅れ時
間を、光波が導波路中を一つの電極下から次の電極下ま
で伝播するのに要する時間と等しくすることができる。
この場合、導波路中を伝播する光波は、それぞれの電極
の先頭位置で同一信号のマイクロ波によって変調される
ことになる。即ち、一つの電極に沿って伝播中の光波と
マイクロ波の間に遅れが生じたとしても、次の電極で、
光波はこれに対して遅れのない同一信号のマイクロ波に
よって変調される。従って、実質的に光波とマイクロ波
の速度差がなくなり、これにより変調速度の限界もな(
なるので、変調速度の著しい高速化が実現される。。
また、第2の発明において、線路中を伝播するマイクロ
波の速度は、導波路中を伝播する光波の速度に等しい。
このような線路から各電極に対して順次マイクロ波が供
給されるため、導波路中を伝播する光波はそれぞれの電
極の先頭位置で同一信号のマイクロ波によって変調され
ることになる。
即ち、一つの電極に沿って伝播中の光波とマイクロ波の
間に遅れが生じたとしても、この遅れは上記第1の発明
と同様に各電極毎に解消される。従って、光波とマイク
ロ波の速度差が実質上なくなり、変調速度の著しい高速
化が実現される。
〔実  施  例〕
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
第1図は、本発明の一実施例の平面構成図である。ここ
では、理解を容易にするため、−本の導波路を持つもの
について述べる。
第1図において、基板1はZ板LiNbO3がらなり、
その所定領域にTi拡散を施すことにより導波路2が形
成されている。基板1上には、導波路2に沿って複数個
(ここでは3個とする)に分割された進行波電極3,4
.5が配設され、その近傍にはそれぞれアース電極3a
+  3b、4a。
4b、5a、5b等が配設されている。そして、電極3
.3a間、電極4.4a間及び電極5゜5a間にはそれ
ぞれ終端抵抗6,7.8が接続されている。
更に、電源(信号源)9からは、マイクロ波供給用の複
数本(ここでは3本になる)の線路10゜11.12が
同時に分岐されており、これらはそれぞれ上記進行波電
極3.4.5に接続されている。そして、上記線路10
,11.12の長さは、光波とマイクロ波の速度差に基
づき、導波路2中の光の伝播方向に沿って順次長くなる
ように形成されている。具体的には、線路10.11.
12の長さをそれぞれI!g、I!+、12とし、電極
3゜4.5のうちの隣り合う2つの電極の先頭位置間の
距離をそれぞれL+、L2とし、光波とマイクロ波の速
度をそれぞれCo、v、とすれば、互いに隣り合った2
つの線路の長さIl+、Il+−+の差ΔIII (+
=1.2)は以下の式で表わされる。
ΔJ+−1+−4!+−+ レ −y ta x  c、  (+−1,2)即ち、例え
ば線路10と線路11の長さの差Δ1 r  (=4!
 + −j o)によって生じるマイクロ波の伝播時間
の遅れ(−ΔJ自/vn)が、電極3の先頭位置から電
極4の先頭位置までの距離L1を光波が伝播する時間(
=L+/Co)に等しくなるように設定されている。
なお、3本の線路10.11.12は互いに等しい特性
インピーダンスを有しており、これに伴い、終端抵抗6
.7.8も互いに等しい抵抗値にしである。
上記構成からなる導波路型光変調器では、同一の電源9
から出力されたマイクロ波が、上記の式に基づいて順次
長さの変化する線路10.11゜12によって各電極3
,4.5まで伝播されるため、導波路2中を伝播する光
波は電極3. 4. 5のそれぞれの先頭位置で同一信
号のマイクロ波によって変調されることになる。即ち、
例えば1つの電極3に沿って伝播中の光波とマイクロ波
の間に遅れが生じたとしても、次の電極4の先頭位置に
おいて、光波はこ、れに対して遅れのない同一信号のマ
イクロ波によって変調される。このようにして、光波に
対するマイクロ波の遅れは各電極3゜4.5毎に解消さ
れ、実質的に光波とマイクロ波の速度差がな(なる、従
って、これにより変調速度の限界が取り除かれるため、
変調速度の著しい高速化が可能になる。
なお、線路10,11.12は基板1と同一のL i 
N b 03基板上に形成してもよいが、LiNbO3
よりも小さな誘電率を持つ別の基板(例えばSi基板)
13上に形成してもよい。
次に、本発明の他の実施例の平面構成を第2図に示す。
同図において、導波路2の形成された基板1上には、第
1図と同様な構成で、複数個に分割された進行波電極3
,4,5、アース電極3a、3b。
4 a、  4 b、  5 a、  5 b、及び終
端抵抗6,7゜8が配設されている。また、光波とマイ
クロ波の速度整合の取れたマイクロ波供給用の線路20
が、導波路2に近接してほぼ平行に配置されている。
そして、この線路20に対し、上記複数の電極3゜4.
5が順次接続されている。線路20が光波とマイクロ波
の速度整合のとれたものとするためには、例えばSi基
板のような誘電率の非常に小さな基板21上に線路20
を配設し、これをLiNb0aの基板1に対して外付け
するようにすればよい。
なお、線路20と各電極3.4.5とは、互いに特性イ
ンピーダンスの整合を取りながら順次接続されている。
即ち、線路20を、各電極3,4゜、5への分岐毎に複
数の線路20 a、  20 b、  20c、20d
に分けて考えれば、これらの特性インピーダンスは順次
増加することになる。これに応じて、終端抵抗6.7.
8も整合が取られる。この際、線路20の分岐の比率を
調整することにより、終端抵抗6,7.8の抵抗値を互
いに等しくすることも出来る。
上記構成からなる導波路型光変調器では、電源9から出
力されたマイクロ波が線路20中を伝播する速度は、導
波路2中を伝播する光波の速度に等しい。このような線
路20から各電極3.4゜5に対して順次マイクロ波が
供給されるため、導波路2中を伝播する光波は電wA3
.4.5のそれぞれの先頭位置で同一信号のマイクロ波
によって変調されることになる。すなわち、例えば1つ
の電極3に沿って伝播中の光波とマイクロ波の間に遅れ
が生じたとしても、線路20中には光波と同一速度でマ
イクロ波が伝播されているので、次の電極4の先頭位置
において、光波はこれに対して遅れのない同一信号のマ
イクロ波によって変調される。よって、第1図に示した
実施例と同様に、光波に対するマイクロ波の遅れは各電
極3,4゜5毎に解消され、光波とマイクロ波の速度差
が実質上なくなるので、変調速度の著しい高速化が実現
される。
なお、上述した各実施例において、進行波電極の数は3
個に限定されることはな(、例えば2個あるいは4個以
上であってもよい。
また、第1図に示した実施例において、分岐された各線
路の配線形状は、その長さが前記の式を満足するもので
あれば、どのようなものであってもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、光波とマイクロ
波の速度差を実質上なくすことができるので、従来に速
度差によって生じていた変調速度の限界を取り除くこと
ができ、よって変調速度の一層の高速化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の平面構成図、第2図は本発
明の他の実施例の平面構成図である。 l・・・基板、 2・・・導波路、 3.4.5・・・進行波電極、 6.7.8・・・終端抵抗、 9・・・電源、 10.11.12・・・線路、 13・・・基板、 20・・・線路、 21・・・基板。 特許出願人   富士通株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)導波路(2)の形成された基板(1)上に、該導波
    路に沿って複数に分割された進行波電極(3、4、5)
    を設けると共に、同一電源(9)から複数に分岐された
    マイクロ波供給用の線路(10、11、12)を前記複
    数の進行波電極にそれぞれ接続し、かつ該複数の線路の
    長さを光波とマイクロ波の速度差に基づいて順次長くな
    るように変化させたことを特徴とする導波路型光変調器
    。 2)導波路(2)の形成された基板(1)上に、該導波
    路に沿って複数に分割された進行波電極(3、4、5)
    を設けると共に、光波とマイクロ波の速度整合の取れた
    マイクロ波供給用の線路(20)を前記導波路に近接し
    て配設し、かつ該線路に対し前記複数の進行波電極を順
    次接続したことを特徴とする導波路型光変調器。
JP6459788A 1988-03-17 1988-03-17 導波路型光変調器 Pending JPH01237517A (ja)

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