JPH03189616A - 導波路型光変調器の動作安定化方法 - Google Patents

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−」 導波路型光変調器の動作安定化方法に関し、温度及び湿
度変化、又は経時変化等によるＤＣドリフトを無くし、
適正な光信号を出力することができる導波路型光変調器
を提供することを目的とし、 分岐された一定強度レベルの人力光が導波される第１及
び第２光導波路に第１及び第２電極を装架し、前記第１
及び第２電極間に印加する電圧を変化させて導波光に位
相差を生じさせ、前記位相差が生じた光を合成して強度
変調光として出力すると共に、前記第１及び第２光導波
路のいずれか一方を加圧する加圧手段を前記第１及び第
２光導波路上方に設け、前記加圧手段によって前記第１
及び第２光導波路のいずれか一方を加圧し、その加圧さ
れた第１又は第２光導波路の屈折率を変えることによっ
て前記強度変調光の光強度を変化させることができるよ
うに構成する。

産業上の利用分野 本発明は導波路型光変調器の動作安定化方法に関する。

一般的な光通信システムにおいては、送信側で強度変調
された信号光を光ファイバ等からなる光伝送路を介して
受信側に伝送し、受信側で受信光を直接検波して伝送情
報を再生するようにしている。送信側における強度変調
は、ＬＤ（半導体レーザ）等の光源の駆動電圧を変調信
号に基づいて変化させることにより行うことができるが
（直接変調）、直接変調を行うと発光スペクトルの拡が
りが生じることがあるので、光伝送路として分散特性が
良好でない光ファイバを用いている場合には、伝送距離
又は伝送速度の制限を受ける。具体的には、１．３μｍ
帯でゼロ分散となる通常の単一モード光ファイバと、伝
搬損失が最小となる１゜５５μｍ帯で発振するＬＤとを
組み合わせてシステムを構築した場合に、波長分散に起
因する伝送距離又は伝送速度の制限が生じる。このよう
な伝送距離又は伝送速度の制限を排除するものとして、
光変調器を用いた外部変調方式がある。外部変調方式は
、一定強度レベルで発光している光源からの光を、光源
とは独立して設けられた例えば導波路型光変調器により
変調するようにしたものであり、光源を一定強度レベル
で発光させていることから、スペクトルの拡がりを最小
限に抑えることができる。このような外部変調方式を実
施するに際して、導波路型光変調器の動作を安定化する
方法が要望されている。

従来の技術 第４図は従来の導波路型光変調器１０の構成を示す平面
図である。

この図において、１はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３
）からなる直方体形状の導波路基板である。この導波路
基板１表面の所定位置には、チタン（Ｔｉ）を熱拡散さ
せる等の方法によって、Ｙ分岐導波路を２つ組み合わせ
た形状の、第１分岐光導波路２ａと第２分岐光導波路２
ｂとからなる光導波路２が形成されている。また、第１
分岐光導波路２ａ上には、金等の導電材料をメツキした
駆動電圧印加用の第１電極３ａが形成され、第２分岐光
導波路２ｂ上には、第２電極３ｂが形成されている。そ
して、第１及び第２電極３ａ、３ｂ双方の一端部には、
図示するように、変調信号に応じて各電極３ａ、３ｂに
印加する電圧を変化させる駆動回路４が接続されており
、他端部には終端抵抗５が接続されている。また、導波
路基板ｌの光導波路２の一端部には入力側の光ファイバ
６が光結合されており、他端部には出力側の光ファイバ
７が光結合されている。

このような構成によれば、光導波路２の第１及び第２分
岐光導波路２ａ、２ｂの屈折率は印加電界の強さに応じ
て変化するから、分岐光導波路２ａ、２ｂによって同位
相で分岐された各々の分岐光は、各分岐光導波路２ａ、
２ｂの屈折率に応じた位相変化を受けることになる。

また、光導波路２はＹ分岐部を除いて、基本モード光の
みを伝搬する単一モード光導波路とされているから、前
記した各分岐光の位相差が０であれば光導波路２から出
力される干渉光の強度は最大となり、分岐光の位相差が
πであるときは干渉光の強度は最小となる。また、位相
差が０とπとの間であるときは位相差に応じた干渉光強
度となる。このように、導波路型光変調器１０は、変調
信号に応じて電極に印加する印加電圧を変化させること
によって、出力光強度に時系列的な変化を与えるもので
ある。但し、前述した第１及び第２分枝光導波路２ａ、
２ｂの屈折率は製造条件のバラツキ等によって必ずしも
同一になるとは限らないので、実際には各分岐光導波路
２ａ、２ｂにＤＣバイアス電圧を印加して、その屈折率
を同一としている。このＤＣバイアス電圧は変調信号に
重畳して印加される。

第５図に印加電圧と出力光強度との関係を示す。

なお、この図において、縦軸に出力光強度、横軸に印加
電圧が示しである。

この図から明らかなように、印加電圧に応じて変化する
出力光強度の波形Ｗは正弦波的に変化する。したがって
、光強度の最大値を与える印加電圧ｖＩ　　と光強度の
最小値を与える印加電圧Ｖ２　との間で印加電圧を変化
させることにより、強度変調が可能になり、例えば、デ
ジタル変調を行う場合には「ｌ」に対応するマーク時１
１に印加電圧をＶｌ　　に設定し、「０」に対応するス
ペース時１２に印加電圧をｖ２　に設定すれば良い。

発明が解決しようとする課題 ところで、上述した導波路型光変調器１０においては、
温度及び湿度変化により導波路基板１に膨張・収縮が生
じたり、或いは、経時変化により光導波路２界面の状態
が変化したりして、第６図に示す出力光強度の波形１３
が破線で示す波形１４のように移動するＤＣドリフトが
生じる場合がある。

この場合、最大光出力を与える印加電圧Ｖ、がＶｌ　　
　にシフトし、最小光出力を与える印加電圧ｖ２　がＶ
２′にシフトするので、もとの波形Ｗを得る印加電圧Ｖ
１〜Ｖ２で変調を行うと、図に示すように、印加電圧Ｖ
１　時の出力光強度が１１からｌｌａに低下し、印加電
圧Ｖ２時の出力光強度が１２から１２２に増加する。こ
の結果、最大及び最小光出力を得ることができず、消光
比（マーク時とスペース時の出力光強度比のデシベル換
算値）が低下するために、適正な光信号を出力すること
ができない問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、温
度及び湿度変化、又は経時変化等によるＤＣドリフトを
無くし、適正な光信号を出力することができる導波路型
光変調器を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 第１図は本発明の原理図である。

本発明は、分岐された一定強度レベルの入力光６ａが導
波される第１及び第２光導波路２ａ、２ｂに第１及び第
２電極３ａ、３ｂを装架し、前記第１及び第２電極３ａ
、３ｂ間に印加する電圧を変化させて導波光に位相差を
生じさせ、前記位相差が生じた光を合成して強度変調光
７ａとして出力すると共に、前記第１及び第２光導波路
２ａ。

２ｂのいずれか一方を加圧する圧電素子による加圧部２
２を前記第１及び第２光導波路２ａ、２ｂ上方に設け、
前記加圧部２２に所望の電圧を印加することによって前
記第１及び第２光導波路２ａ。

２ｂのいずれか一方を加圧し、その加圧された第１又は
第２光導波路２ａ、２ｂの屈折率を変えることによって
前記強度変調光７ａの光強度を変化させることができる
。

また、前記強度変調光７ａを受光する受光器２３と、こ
の受光した強度変調光７ａの波形を表示する波形表示装
置３２と、記憶部に記憶された前記強度変調光７ａの基
準となる光強度のデータと前記波形表示装置３２から出
力される強度変調光７ａの光強度信号との誤差を求め補
正信号に変換する演算装置３３と、前記補正信号に対応
した電圧を前記加圧部２２に印加する電源装置３４とを
具備し、前記強度変調光７ａの光強度を前記波形表示装
置３２によって常時モニタすると共に演算装置３３によ
って自動補正を行い常時一定の強度変調光７ａを出力す
るようにした。

そして、その特徴とするところは、加圧部２２に電源装
置３４から補正信号に対応した電圧を印加することによ
って、第１及び第２光導波路２ａ。

２ｂのいずれか一方を加圧し、その屈折率を変え、常時
一定の強度変調光７ａを出力するようにしたことである
。

作　　　用 本発明によれば、常時一定の強度変調光７ａを出力する
ように加圧部２２に印加する電圧をフィードバック制御
するようにしているので、温度及び湿度変化、経時変化
等によりこの導波路型光変調器の動作特性が変化したと
しても、適正な光信号を出力することができる。

実　　施　　例 以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。第２図（ａ）はこの発明の一実施例による導波路
型光変調器１０Ａの構成を示す平面図、同図（ｂ）は（
ａ）に示す一点鎖線Ｂ−Ｂで切断した断面図、同図（Ｃ
）は（ｂ）に示す一点鎖線Ｃ−Ｃで切断した断面図であ
る。なお、これらの図において、第４図に示す従来例の
各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を
省略する。

この発明による導波路型光変調器１０Ａが第４図に示す
従来の導波路型光変調器１０と異なる点は、一方の分岐
光導波路２ａに物理的な圧力を加え、分岐光導波路２ａ
の屈折率を変えることによって、従来例で説明したＤＣ
ドリフトが生じないようにしたことである。

この導波路型光変調器１０Ａの構造を説明する。

第２図（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）において、２０は導波
路基板１上の両端部に、長手方向に沿って形成された所
定形状の支持部である。この支持部２０上にはレジスト
を硬化させた所定形状の圧力印加部２１が載置固定され
ている。この圧力印加部２１の形状は図（ａ）及び（ｂ
）かられかるように、その下面の所定部分が長手方向に
沿って凸形状に形成されており、その凸形状部分が第１
電極３ａを介して分岐光導波路２ａに当接している。

２２はセラミック等の圧電材料による圧電素子部である
。この圧電素子部２２は圧力印加部２１上に接着されて
おり、圧電素子部２２に図示せぬ駆動用電源部から電圧
を印加することによって、圧電素子部２２を変形させ、
図（ｂ）に示す矢印Ｙ方向に圧力を加えることができ、
これによって、圧力印加部２１を介して分岐光導波路２
ａを加圧し、その屈折率を変えることができる。

また、図（ａ）に示す符号２Ｃは光導波路２の極近傍に
平行に形成された出力光取り出し用光導波路であり、そ
の一端部は導波路基板１に固着されたホトダイオード等
の受光器２３に接続されている。出力光取り出し用光導
波路２Ｃには光導波路２から出力される光と同一の光が
伝達され、この伝達された光が受光器２３によって受光
される。

また、受光器２３の出力側には受光した光信号を増幅す
る増幅器（図示せず）が接続され、この増幅器に、増幅
された光信号の光強度に対応する波形を表示するオシロ
スコープ等の波形観察装置（図示せず）が接続されてい
る。

このような構成によれば、駆動回路４から第１及び第２
電極板３ａ、３ｂに、ＤＣバイアス電圧が重畳し、かつ
変調信号によって変化する電圧が、印加されることによ
って、第１及び第２分岐光導波路２ａ、２ｂの屈折率が
変化し、光導波路２から出力される光の強度が変化する
。

一方、駆動用電源部から圧電素子部２２に電圧が印加さ
れることによって、圧電素子部２２が変形し、圧力印加
部２１を介して分岐光導波路２ａに圧力が加わり、分岐
光導波路２ａの屈折率が変する。これによって光導波路
２から出力される光の強度が変化する。また、光導波路
２を伝達する光が、出力光取り出し用光導波路２Ｃに伝
達され、この伝達された光が受光器２３によって受光さ
れ、更に受光器２３に接続された増幅器を介して波形観
察装置に入力される。これによって、光導波路２から出
力される光の強度を波形として確認することが出来る。

従って、従来のようにＤＣドリフトが生じて第５図に示
すように、光導波路２から出力される光の波形１３が破
線で示す波形１４のようにずれても、それを波形観察装
置によって確認し、圧電素子部２２に所望の電圧を印加
することによって、そのずれた波形１４を波形１３に補
正することができる。即ち、光導波路２から出力される
光の強度を適正な強度にすることができる。

次に、上述したＤＣドリフトによってずれた出力光強度
を、自動的に補正する方法を第３図を参照して説明する
。

この図において、３０は変調器モジュールである。この
変調器モジニール３０は金属性の箱３０ａに上述した導
波路型光変調器１０Ａが挿入されて構成されている。ま
た、その箱３０ａの上蓋は導波路型光変調器１０Ａの圧
電素子部２２上面に接着されている。

３１は受光器２３によって受光した光信号を増幅する増
幅器、３２は増幅器３１によって増幅された光信号の波
形を表示するオシロスコープ等の波形観察装置である。

この波形観察装置３２に表示される波形は、例えば第５
図に示すような波形１３．１４であり、この表示された
波形によって光導波路２から光ファイバ７に伝達される
出力光強度を知ることが出来る。３３は演算処理装置及
びメモリ部等の周辺回路から構成される演算回路装置で
ある。この演算回路装置３３は、そのメモリ部に光導波
路２から出力されるべき、基準となる出力光強度がデー
タとして記憶されており、このデータと波形観察装置３
２から入力される光信号とを比較し、その誤差を算出す
ることによって補正値を定め、この補正値を補正信号に
変換して出力する。即ち、光導波路２から光ファイバ７
に伝達される実際の出力光強度が、基準となる出力光強
度と同じであれば補正信号“０”が出力され、実際の出
力光強度が、基準となる出力光強度とずれていれば、そ
のずれに応じた補正値を信号に変換した補正信号例えば
“１１１１”が出力される。

３４は圧電素子部２２に電圧を印加する駆動用電源部で
ある。この駆動用電源部３４は演算回路装置３３から出
力される補正信号を取り込み、その補正信号に応じた電
圧を圧電素子部２２に印加する。即ち、補正信号が“０
″であれば、電圧は印加されないが、補正信号が“１１
１１”等であればこの補正信号に応じた電圧が印加され
る。

このような構成によれば、光導波路２を伝達する光が、
出力光取り出し用光導波路２Ｃを介して受光器２３で受
光され、更に増幅器３１で増幅され、波形観察装置３２
へ出力される。そして、波形観察装置３２に光信号の波
形が写し出される。

更に、光信号は波形観察装置３２から演算回路装置３３
へ出力され、演算回路装置３３によって補正信号に変換
され、駆動用電源部３４へ出力される。そして、駆動用
電源部３４からは補正信号に応じた電圧が出力され、圧
電素子部２２に印加される。これによって、圧電素子部
２２が変形し、圧力印加部２１を介して分岐光導波路２
ａに圧力が加わり、分岐光導波路２ａの屈折率が変化し
、光導波路２から出力される光の強度が所望の強度に変
化する。従って、ＤＣドリフトによる出力光強度のずれ
を自動的に補正することができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、温度及び湿度変化
、又は経時変化等によるＤＣドリフトを無くし、適正な
光信号を出力することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図（ａ）は本発明の一実施例による導波路型光変調
器の構成を示す平面図、 同図（ｂ）は（ａ）に示す一点鎖線Ｂ−Ｂで切断した断
面図、 同図（Ｃ）は（ｂ）に示す一点鎖線Ｃ−Ｃで切断した断
面図、 第３図は本発明の導波路型光変調器の動作安定化方法を
説明するための図、 第４図は従来の導波路型光変調器の構成を示す平面図、 第５図は導波路型光変調器の光導波路から出力される光
波形の例を示した図である。 １・・・導波路基板、 ２・・・光導波路、 ２ａ・・・第１光導波路、 ２ｂ・・・第２光導波路、 ３ａ・・・第１電極、 ３ｂ・・・第２電極、 ６ａ・・・入力光、 ７ａ・・・強度変調光、 ２２・・・加圧部、 ２３・・・受光器、 ３２・・・波形表示装置、 ３３・・・演算装置、 ３４・・・電源装置、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分岐された一定強度レベルの入力光（６ａ）が導波
   される第１及び第２光導波路（２ａ，２ｂ）に第１及び
   第２電極（３ａ，３ｂ）を装架し、 前記第１及び第２電極（３ａ，３ｂ）間に印加する電圧
   を変化させて導波光に位相差を生じさせ、前記位相差が
   生じた光を合成して強度変調光（７ａ）として出力する
   と共に、 前記第１及び第２光導波路（２ａ，２ｂ）のいずれか一
   方を加圧する加圧手段（２２）を前記第１及び第２光導
   波路（２ａ，２ｂ）上方に設け、 前記加圧手段（２２）によって前記第１及び第２光導波
   路（２ａ，２ｂ）のいずれか一方を加圧し、その加圧さ
   れた第１又は第２光導波路（２ａ，２ｂ）の屈折率を変
   えることによって前記強度変調光（７ａ）の光強度を変
   化させることができるようにしたことを特徴とする導波
   路型光変調器の動作安定化方法。 ２、前記強度変調光（７ａ）を受光する受光器（２３）
   と、 この受光した強度変調光（７ａ）の波形を表示する波形
   表示装置（３２）と、 記憶部に記憶された前記強度変調光（７ａ）の基準とな
   る光強度のデータと前記波形表示装置（３２）から出力
   される強度変調光（７ａ）の光強度信号との誤差を求め
   補正信号に変換する演算装置（３３）と、前記補正信号
   に対応した電圧を前記加圧部（２２）に印加する電源装
   置（３４）とを具備し、 前記強度変調光（７ａ）の光強度を前記波形表示装置（
   ３２）によって常時モニタすると共に演算装置（３３）
   によって自動補正を行い常時一定の強度変調光（７ａ）
   を出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   導波路型光変調器の動作安定化方法。