JPH02196212A - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
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- JPH02196212A JPH02196212A JP1563389A JP1563389A JPH02196212A JP H02196212 A JPH02196212 A JP H02196212A JP 1563389 A JP1563389 A JP 1563389A JP 1563389 A JP1563389 A JP 1563389A JP H02196212 A JPH02196212 A JP H02196212A
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/03—Devices 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
- G02F1/035—Devices 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
- G02F1/0356—Devices 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。
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〕
光変調器に関し、
高速駆動の外部光変調において、駆動電圧を低減し、か
つ、変調光波長の時間的微小変動（チャーピング）を防
止することを目的とし、平面に加工した電気光学効果を
有する基板と、前記基板の上に形成された、分岐光導波
路を有する先導波路と、一方の分岐光導波路上にバッフ
ァ層を介して設けら、れた第１の進行波信号電極、およ
びその外側に平行に配置された第１の接地電極と、前記
第１の進行波信号電極と所要の距離を離して、もう一方
の分岐光導波路上にバッファ層を介して設けられた第２
の進行波信号電極、およびその外側に平行に配置された
第２の接地電極とを少なくとも備え、前記第１および第
２の２つの進行波信号電極に、電圧振幅が等しく、極性
が逆の２つの電気信号をそれぞれ同時に入力させるよう
に光変調器を構成する。
つ、変調光波長の時間的微小変動（チャーピング）を防
止することを目的とし、平面に加工した電気光学効果を
有する基板と、前記基板の上に形成された、分岐光導波
路を有する先導波路と、一方の分岐光導波路上にバッフ
ァ層を介して設けら、れた第１の進行波信号電極、およ
びその外側に平行に配置された第１の接地電極と、前記
第１の進行波信号電極と所要の距離を離して、もう一方
の分岐光導波路上にバッファ層を介して設けられた第２
の進行波信号電極、およびその外側に平行に配置された
第２の接地電極とを少なくとも備え、前記第１および第
２の２つの進行波信号電極に、電圧振幅が等しく、極性
が逆の２つの電気信号をそれぞれ同時に入力させるよう
に光変調器を構成する。
本発明は、高速の光変調を行うための光変調器の構成に
関する。
関する。
近年、光ファイバやレーザ光源の進歩・発達に伴い、光
通信をはじめ光波術を応用した各種のシステム、デバイ
スが実用化され広く利用されるようになる一方、まずま
ず、その高度技術開発への要請が強まってきた。
通信をはじめ光波術を応用した各種のシステム、デバイ
スが実用化され広く利用されるようになる一方、まずま
ず、その高度技術開発への要請が強まってきた。
とくに、最近の光通信システムの高速化の要求から、光
信号を送信する光送信器においても、高速で光を変調す
る必要が生じてきた。
信号を送信する光送信器においても、高速で光を変調す
る必要が生じてきた。
たとえば、１．６ＧＨｚ程度までの低速光通信システム
においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダ・イ
オード（ＬＤ）などを直接変調する方式を用いてきたが
、変調周波数が高くなっである一定の周波数に近づくと
、チャーピング現象が発生し高速化と長距離通信への限
界となる。
においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダ・イ
オード（ＬＤ）などを直接変調する方式を用いてきたが
、変調周波数が高くなっである一定の周波数に近づくと
、チャーピング現象が発生し高速化と長距離通信への限
界となる。
一方、今後ますます大容量・長距離通信の要求が強まっ
てくるので、より高速、かつ安定な光変調方式の開発が
求められている。
てくるので、より高速、かつ安定な光変調方式の開発が
求められている。
高速光変調方式としては、半導体レーザ光を外部で変調
する外部変調方式がよ（知られている。
する外部変調方式がよ（知られている。
とくに、電気光学効果を有する基板上に分岐光導波路を
設け、進行波電極を用いて駆動するマツハツエンダ型光
変調器が有力視されている。
設け、進行波電極を用いて駆動するマツハツエンダ型光
変調器が有力視されている。
第２図はそのようなマツハツエンダ型の一例である従来
の外部光変調器の構成と駆動電圧波形を示す図である。
の外部光変調器の構成と駆動電圧波形を示す図である。
同図（イ）は平面図（基板上の電極、導波路配置）、（
ロ）は同図（イ）のｘ＝ｙ断面図で、３は電気光学効果
を有する基板、４は光導波路で中間に分岐先導波路４Ａ
、４ｍが形成されている。
ロ）は同図（イ）のｘ＝ｙ断面図で、３は電気光学効果
を有する基板、４は光導波路で中間に分岐先導波路４Ａ
、４ｍが形成されている。
この光導波路は通常基板の表面にＴｉなどの金属を、光
導波路部分だけに選択的に拡散させ、その部分の屈折率
を回りの部分よりも少し大きくなるようにしである。１
０は進行波信号電極、１０”は接地電極である。５は先
導波路−Ｌの金属電極層への光の吸収を小さくするため
のバッファ層で、通常、５ｉ０２などの薄膜が用いられ
ている。
導波路部分だけに選択的に拡散させ、その部分の屈折率
を回りの部分よりも少し大きくなるようにしである。１
０は進行波信号電極、１０”は接地電極である。５は先
導波路−Ｌの金属電極層への光の吸収を小さくするため
のバッファ層で、通常、５ｉ０２などの薄膜が用いられ
ている。
進行波信号電極１０と接地電極１０゛は、バッファ層５
を介して先導波路」二に、Ａｌｌなどの金属を蒸着ある
いはめっきによって形成している。
を介して先導波路」二に、Ａｌｌなどの金属を蒸着ある
いはめっきによって形成している。
いま、直流光が左側の先導波路４から入り、分岐光導波
路４Ａ、４ｉで２つに分けられ、その間に、進行波信号
電極ｌＯに高周波変調信号電圧を印加すると、基板上に
設けられた前記分岐光導波路４ｍ、４ｍにおける電気光
学効果によって分岐された両光に位相差が生じる。 こ
の両光を再び合流させて、右側の一本の光導波路４から
変調された光信号出力を取り出す構成である。
路４Ａ、４ｉで２つに分けられ、その間に、進行波信号
電極ｌＯに高周波変調信号電圧を印加すると、基板上に
設けられた前記分岐光導波路４ｍ、４ｍにおける電気光
学効果によって分岐された両光に位相差が生じる。 こ
の両光を再び合流させて、右側の一本の光導波路４から
変調された光信号出力を取り出す構成である。
前記分岐光導波路４Ａ、４．における両光の位相差がπ
になるように駆動電圧を印加すれば、光信号出力は０Ｎ
−ＯＦＦのパルス信号として得られる。
になるように駆動電圧を印加すれば、光信号出力は０Ｎ
−ＯＦＦのパルス信号として得られる。
なお、ＲＴは終端抵抗である。
同図（ロ）のＦＡおよびｒ、は各導波路における光に作
用する実効的な電界の大きさと向きを示している。なお
、同図（ハ）は駆動電圧波形の一例を示したものである
。
用する実効的な電界の大きさと向きを示している。なお
、同図（ハ）は駆動電圧波形の一例を示したものである
。
［発明が解決しようとする課題〕
しかし、このような構成の光変調器においては、接地電
極１０’は高周波電気信号の伝達をよくするため、図示
した如く大きくしてあり、したがって、分岐光導波路４
Ａ＝４ｍに印加される電界分布は等しくなく、そのため
に、それぞれにおける先に作用する実効的な電界の大き
さ「、およびｒ。
極１０’は高周波電気信号の伝達をよくするため、図示
した如く大きくしてあり、したがって、分岐光導波路４
Ａ＝４ｍに印加される電界分布は等しくなく、そのため
に、それぞれにおける先に作用する実効的な電界の大き
さ「、およびｒ。
は非対称で、通常ＦＡはｒ、の３〜６倍程度になる。
変調効率は（ｒ’ａ ＋ｒ’、 ）に比例するので、上
記の如く、ｒ８がｒａに比較して非常に小さいことは変
調効率が上がらず、変調用の駆動電圧を大きくしなけれ
ばならないことになる。
記の如く、ｒ８がｒａに比較して非常に小さいことは変
調効率が上がらず、変調用の駆動電圧を大きくしなけれ
ばならないことになる。
さらに、分岐導波光に対する変調電界の非対称性のため
に、外部変調方式であるにもかかわらずチャーピングが
生じてしまうなどの問題があり、その解決が必要であっ
た。
に、外部変調方式であるにもかかわらずチャーピングが
生じてしまうなどの問題があり、その解決が必要であっ
た。
上記の課題は、平面に加工した電気光学効果を有する基
板３と、前記基板３の上に形成された分岐光導波路４Ａ
および４．を有する光導波路４と、前記分岐光導波路４
Ａ上にバッファ層５を介して設けられた第１の進行波信
号電極１、およびその外側に平行に配置された第１の接
地電極１′と、前記第１の進行波信号電極ｌと所要の距
離を離して、前記分岐光導波路４．上にバッファ層５を
介して設けられた第２の進行波信号電極２、およびその
外側に平行に配置された第２の接地電極２゛とを少なく
とも備え、前記２つの進行波信号電極ｌおよび２に電圧
振幅が等しく、極性が逆の２つの電気信号をそれぞれ同
時に入力させるように光変調器を構成することにより解
決することができる。
板３と、前記基板３の上に形成された分岐光導波路４Ａ
および４．を有する光導波路４と、前記分岐光導波路４
Ａ上にバッファ層５を介して設けられた第１の進行波信
号電極１、およびその外側に平行に配置された第１の接
地電極１′と、前記第１の進行波信号電極ｌと所要の距
離を離して、前記分岐光導波路４．上にバッファ層５を
介して設けられた第２の進行波信号電極２、およびその
外側に平行に配置された第２の接地電極２゛とを少なく
とも備え、前記２つの進行波信号電極ｌおよび２に電圧
振幅が等しく、極性が逆の２つの電気信号をそれぞれ同
時に入力させるように光変調器を構成することにより解
決することができる。
本発明の構成によれば、分岐光導波路４Ａおよび４．の
上にバッファ層を介して、一対の進行波信号電極１およ
び２を進行波電気信号が相互干渉しないような距離２を
離して、接地電極１°および２１ともども対称に配置し
である。
上にバッファ層を介して、一対の進行波信号電極１およ
び２を進行波電気信号が相互干渉しないような距離２を
離して、接地電極１°および２１ともども対称に配置し
である。
そして、前記２つの進行波信号電極１および２に電圧振
幅が等しく、極性が逆の２つの電気信号をそれぞれ同時
に入力させると、分岐光導波路４Ａ上で光に作用する実
効的な電界の大きさＦＡと、分岐先導波路４８上で光に
作用する実効的な電界の大きさｒ、は相等しく、かつ、
方向は逆向きで第２図に示した従来例の場合のｒ、に比
較して、共に３〜６倍大きい値が得られる。
幅が等しく、極性が逆の２つの電気信号をそれぞれ同時
に入力させると、分岐光導波路４Ａ上で光に作用する実
効的な電界の大きさＦＡと、分岐先導波路４８上で光に
作用する実効的な電界の大きさｒ、は相等しく、かつ、
方向は逆向きで第２図に示した従来例の場合のｒ、に比
較して、共に３〜６倍大きい値が得られる。
全体の変調効率はｒＡ ＋ｒ’、に比例するので、結局
、変調効率は従来例に比較して２ｒＡ／〔ｌ＋ （１／
３〜１／６）） ｒＡ＝１．５〜１．７倍、言い換えれ
ば、駆動電圧を６０〜７０％に低減することができるの
である。しかも、ｒＡとｒ、は等しいので変調電界の非
対称性に基づくチャーピングの発生を防止できるのであ
る。
、変調効率は従来例に比較して２ｒＡ／〔ｌ＋ （１／
３〜１／６）） ｒＡ＝１．５〜１．７倍、言い換えれ
ば、駆動電圧を６０〜７０％に低減することができるの
である。しかも、ｒＡとｒ、は等しいので変調電界の非
対称性に基づくチャーピングの発生を防止できるのであ
る。
第１図は本発明の光変調器の構成と駆動電圧波形を示す
図で、ｌは第１の進行波信号電極、ｌ。
図で、ｌは第１の進行波信号電極、ｌ。
は第１の接地電極、２は第２の進行波信号電極、２１は
第２の接地電極である。
第２の接地電極である。
基板３には大きさ３０ｍｍＸ５ｍｍ、厚さ１ｍｍのＬｉ
Ｎｂ０ｉのＺ板の表面を鏡面研磨して使用した。
Ｎｂ０ｉのＺ板の表面を鏡面研磨して使用した。
この基板の上にＴｉを約９０ｎｍの厚さに真空蒸着し、
分岐光導波路４Ａおよび４ｍを含む光導波路４に相当す
る部分にＴｉが残るように通常のホトエツチング法で処
理したのち、約８００６ＣでＴｉをＬｉＮｂＯ３中に熱
拡散して全光導波路４を形成した。
分岐光導波路４Ａおよび４ｍを含む光導波路４に相当す
る部分にＴｉが残るように通常のホトエツチング法で処
理したのち、約８００６ＣでＴｉをＬｉＮｂＯ３中に熱
拡散して全光導波路４を形成した。
分岐先導波路部分の長さは１５ｍｍ、光導波路の幅は全
て７〜１１ａｍになるように調整した。
て７〜１１ａｍになるように調整した。
次いで、バッファ層として５ｔｏｔを３００ ｎｍの厚
さにスパッタ法で形成した。
さにスパッタ法で形成した。
進行波信号電極ｌおよび２はＴｉ−Ａｕ合金膜を蒸着し
たのち、先導波路４の上に幅１０μｍの電極形状にパタ
ーンエツチングし、さらに、その上に厚さ３μｍのＡｕ
をめっきにより付着形成した。画電極の間の距離！は１
ｍｍとした。同図（イ）。
たのち、先導波路４の上に幅１０μｍの電極形状にパタ
ーンエツチングし、さらに、その上に厚さ３μｍのＡｕ
をめっきにより付着形成した。画電極の間の距離！は１
ｍｍとした。同図（イ）。
（ロ）に示したように電極は対称型に配置した。
接地電極１°および２１は進行波信号電極と同様のプロ
セスで進行波信号電極形成と同時形成した。接地電極と
進行波信号電極の間隔は２０μｍとし接地電極はできる
だけ大きくなるように設計した。
セスで進行波信号電極形成と同時形成した。接地電極と
進行波信号電極の間隔は２０μｍとし接地電極はできる
だけ大きくなるように設計した。
同図（ハ）は駆動電圧波形で、２つの進行波信号電極１
および２に電圧振幅が等しく、極性が逆の２つの電気信
号をそれぞれ同時に入力させるように、駆動電圧電源■
、■により駆動した。終端抵抗Ｒｔは進行波信号電極１
および２の特性インピーダンスにあわせて５０Ωになる
ように調整した。
および２に電圧振幅が等しく、極性が逆の２つの電気信
号をそれぞれ同時に入力させるように、駆動電圧電源■
、■により駆動した。終端抵抗Ｒｔは進行波信号電極１
および２の特性インピーダンスにあわせて５０Ωになる
ように調整した。
以上説明した本発明の構成により、５ＧＨｚ、２ｖの変
調信号電圧を印加したところ、チャーピングのないきれ
いな変調光信号出力が得られた。
調信号電圧を印加したところ、チャーピングのないきれ
いな変調光信号出力が得られた。
これは、従来法による同様の条件における駆動電圧３ｖ
に比較して、１ｖの低電圧化が可能となっただけでなく
、変調光信号出力の高品質化にも効果を上げることがで
きた。
に比較して、１ｖの低電圧化が可能となっただけでなく
、変調光信号出力の高品質化にも効果を上げることがで
きた。
以上説明したように、本発明の光変調器は高周波変調の
ための高速駆動において、低電圧化を可能とし、かつ、
チャーピングを防止できるので、高周波・長距離光通信
用の光変調器の性能向上に寄与するところが極めて大き
い。
ための高速駆動において、低電圧化を可能とし、かつ、
チャーピングを防止できるので、高周波・長距離光通信
用の光変調器の性能向上に寄与するところが極めて大き
い。
４は先導波路、
４Ａ、４Ｂは分岐光導波路、
５はバッファ層である・
第１図は本発明の光変調器の構成と駆動電圧波形を示す
図、 第２図は従来の外部光変調器の構成と駆動電圧波形を示
す図である。 図において、 ■は第１の進行波信号電極、 １“は第１の接地電極、 ２は第２の進行波信号電極、 ２１は第２の接地電極、 ３は基板、 ＜Ａ）−１−命ア罎少面り、ｎｔｅ、東皮路純貫）（ロ
） χ−Ｙ断面 図 ＋ （イ） 平面Ｉ！ｌ（差級面且／１ｔｆｐ、樽シ皮詩配置）Ｔ’
Ａ （ロ）Ｘ−’１吋面 図 ＋ い２、駆動４Ｅ、Ｌ雅ル ア杢、衾θ月刀尤変嘆胴、々け）ｎ構成と、５乞動電り
板形と示す図第 １ 図 （ハ）２駆動４Ｌμｊ反形 悦牙ｈｔｙ＞９＋音ｒ尤帝淑ｙ女力手勲７成と鳥ｇ◆力
電圧ｊ皮力杉脣すす０％ ２ 図
図、 第２図は従来の外部光変調器の構成と駆動電圧波形を示
す図である。 図において、 ■は第１の進行波信号電極、 １“は第１の接地電極、 ２は第２の進行波信号電極、 ２１は第２の接地電極、 ３は基板、 ＜Ａ）−１−命ア罎少面り、ｎｔｅ、東皮路純貫）（ロ
） χ−Ｙ断面 図 ＋ （イ） 平面Ｉ！ｌ（差級面且／１ｔｆｐ、樽シ皮詩配置）Ｔ’
Ａ （ロ）Ｘ−’１吋面 図 ＋ い２、駆動４Ｅ、Ｌ雅ル ア杢、衾θ月刀尤変嘆胴、々け）ｎ構成と、５乞動電り
板形と示す図第 １ 図 （ハ）２駆動４Ｌμｊ反形 悦牙ｈｔｙ＞９＋音ｒ尤帝淑ｙ女力手勲７成と鳥ｇ◆力
電圧ｊ皮力杉脣すす０％ ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 平面に加工した電気光学効果を有する基板（３）と、 前記基板（３）の上に形成された、分岐光導波路（４＿
Ａ）および（４＿Ｂ）を有する光導波路（４）と、前記
分岐光導波路（４＿Ａ）上にバッファ層（５）を介して
設けられた第１の進行波信号電極（１）、およびその外
側に平行に配置された第１の接地電極（１＾１）と、 前記第１の進行波信号電極（１）と所要の距離を離して
、前記分岐光導波路（４＿Ｂ）上にバッファ層（５）を
介して設けられた第２の進行波信号電極（２）およびそ
の外側に平行に配置された第２の接地電極（２＾１）と
を少なくとも備え、 前記２つの進行波信号電極（１）および（２）に電圧振
幅が等しく、極性が逆の２つの電気信号をそれぞれ同時
に入力することを特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015633A JP2725341B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015633A JP2725341B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196212A true JPH02196212A (ja) | 1990-08-02 |
| JP2725341B2 JP2725341B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=11894127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1015633A Expired - Lifetime JP2725341B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725341B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6980706B2 (en) | 2003-03-24 | 2005-12-27 | Fujitsu Limited | Waveguide optical modulator |
| US9391710B2 (en) | 2010-12-06 | 2016-07-12 | Nec Corporation | Optical signal control device and optical signal control method |
Citations (4)
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| US6980706B2 (en) | 2003-03-24 | 2005-12-27 | Fujitsu Limited | Waveguide optical modulator |
| US9391710B2 (en) | 2010-12-06 | 2016-07-12 | Nec Corporation | Optical signal control device and optical signal control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2725341B2 (ja) | 1998-03-11 |
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