JPH05158004A - Optical modulator - Google Patents

Optical modulator

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JPH05158004A
JPH05158004A JP32203391A JP32203391A JPH05158004A JP H05158004 A JPH05158004 A JP H05158004A JP 32203391 A JP32203391 A JP 32203391A JP 32203391 A JP32203391 A JP 32203391A JP H05158004 A JPH05158004 A JP H05158004A
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JP
Japan
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branch
waveguide
optical waveguide
section
branching
Prior art date
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Withdrawn
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JP32203391A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironao Hakogi
浩尚 箱木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to CA002083219A priority patent/CA2083219C/en
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Priority to EP92119707A priority patent/EP0547394B1/en
Priority to US07/979,491 priority patent/US5359449A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the optical modulator which is low in driving voltage and suitably reduced in size. CONSTITUTION:The Mach-Zehnder type optical modulator which controls interference at a 2nd branch part 10 by phase variation at branch waveguides 6 and 8 is provided with a delay optical waveguide 18 which is directionally coupled with a 1st branch waveguide 6 at two lengthwise points and then provided with control electrodes 24 and 26 which control a coupling ratio.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムにおけ
る外部変調方式に適用可能な光変調器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator applicable to an external modulation system in an optical communication system.

【0002】従来の多くの光通信システムにおいては、
半導体レーザに流れる電流をデータ信号により変調する
直接変調方式が採用されていた。しかし、直接変調方式
では、伝送速度が高くなるのに従って出力される光信号
の波長変動(チャーピング)の影響が大きくなるので、
光ファイバにおける波長分散により長距離伝送が困難と
なってきた。
In many conventional optical communication systems,
A direct modulation method has been adopted in which a current flowing through a semiconductor laser is modulated by a data signal. However, in the direct modulation method, the influence of wavelength fluctuation (chirping) of the output optical signal increases as the transmission speed increases,
Long-distance transmission has become difficult due to wavelength dispersion in optical fibers.

【0003】そこで、原理的にチャーピングが生じにく
いマッハツェンダ型光変調器その他の光変調器を用いた
外部変調方式が検討されている。現在実用化されている
代表的な光変調器は、LiNbO3 やLiTaO3 等の
誘電体結晶の電気光学効果を利用したものである。この
種の光変調器を実用するに際して要求されることは、駆
動電圧が低いこと、入力する光の偏光状態を考慮しない
で済むこと、信号光波長に対する汎用性が高いこと等で
ある。
Therefore, an external modulation method using a Mach-Zehnder type optical modulator or other optical modulators, which is in principle less likely to cause chirping, is being studied. A typical optical modulator currently put into practical use utilizes the electro-optical effect of a dielectric crystal such as LiNbO 3 or LiTaO 3 . Practical use of this type of optical modulator is that the driving voltage is low, the polarization state of the input light need not be considered, and the versatility with respect to the signal light wavelength is high.

【0004】[0004]

【従来の技術】図10は従来の一般的なマッハツェンダ
型光変調器の平面図である。この光変調器は、入力側光
導波路2と、入力側光導波路2を伝搬してきた光を2分
岐する第1分岐部4と、第1分岐部4で分岐した光をそ
れぞれ伝搬させる第1分岐導波路6及び第2分岐導波路
8と、これらの分岐導波路を伝搬してきた光を合流させ
る第2分岐部10と、第2分岐部10で合流した光を伝
搬させる出力側光導波路12と、第1及び第2分岐導波
路6,8にそれぞれ装荷された第1装荷電極14及び第
2装荷電極16とを備えている。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a plan view of a conventional general Mach-Zehnder type optical modulator. This optical modulator includes an input-side optical waveguide 2, a first branching unit 4 that splits light propagating through the input-side optical waveguide 2 into two, and a first branching unit that propagates the light split by the first branching unit 4, respectively. A waveguide 6 and a second branching waveguide 8, a second branching section 10 for joining the lights propagating through these branching waveguides, and an output side optical waveguide 12 for propagating the light joined by the second branching section 10. , A first loading electrode 14 and a second loading electrode 16 respectively loaded in the first and second branch waveguides 6 and 8.

【0005】このような構成において、第1、第2装荷
電極14,16間に適当な電圧を与えると、第1、第2
分岐導波路6,8の伝搬光はそれぞれ互いに逆方向の位
相変化を受ける。一方、第2分岐部10における干渉作
用によって、第1、第2分岐導波路6,8から第2分岐
部10にそれぞれ入射する光の電界が同相である場合に
は、これらの光は出力側光導波路12に結合して出力端
に至り、また、第1、第2分岐導波路6,8から第2分
岐部10にそれぞれ入射する光の電界が逆相である場合
には、これらの光は出力側光導波路12には結合されず
にクラッドを介して外部に放出され、出力端には至らな
い。従って、装荷電極14,16に印加する電圧を制御
することによって、光の強度変調が可能になる。
In such a configuration, when an appropriate voltage is applied between the first and second loading electrodes 14 and 16, the first and second loading electrodes 14 and 16 are applied.
The propagating lights in the branch waveguides 6 and 8 undergo phase changes in mutually opposite directions. On the other hand, when the electric fields of the lights respectively entering the first and second branch waveguides 6 and 8 to the second branch part 10 are in phase due to the interference action in the second branch part 10, these lights are output side. If the electric fields of the light coupled to the optical waveguide 12 to reach the output end and incident on the second branching section 10 from the first and second branching waveguides 6 and 8 are in opposite phases, these lights are emitted. Is not coupled to the output side optical waveguide 12 and is emitted to the outside through the clad and does not reach the output end. Therefore, the intensity of light can be modulated by controlling the voltage applied to the loading electrodes 14 and 16.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】分岐導波路の伝搬光の
位相変化を利用した光変調器においては、分岐導波路に
おける単位印加電圧に対する位相変化量(位相変調効
率)が必ずしも大きくないので、所要の強度変調動作を
行わせるためには、光変調器の駆動電圧が高くなるとい
う問題がある。分岐導波路を長く形成することにより駆
動電圧の低減が可能であるが、この場合には、光変調器
が大型化するという問題が生じる。
In the optical modulator utilizing the phase change of the propagating light in the branch waveguide, the amount of phase change (phase modulation efficiency) per unit applied voltage in the branch waveguide is not necessarily large. In order to perform the intensity modulation operation of No. 2, there is a problem that the driving voltage of the optical modulator becomes high. Although it is possible to reduce the drive voltage by forming the branch waveguide long, in this case, there is a problem that the optical modulator becomes large.

【0007】そこで、本発明は、駆動電圧が低く且つ小
型化に適した光変調器の提供を目的としている。また、
従来の光変調器にあっては、分岐導波路における位相変
調効率が伝搬する光の偏光モード毎に異なるので、いず
れかの偏光モード(一般には位相変調効率が高い方の偏
光モード)のみを入射させる必要があり、光学的な構成
が複雑になるという問題があった。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical modulator which has a low driving voltage and is suitable for miniaturization. Also,
In the conventional optical modulator, since the phase modulation efficiency in the branching waveguide differs depending on the polarization mode of the propagating light, only one polarization mode (generally, the polarization mode with the higher phase modulation efficiency) is incident. However, there is a problem that the optical configuration becomes complicated.

【0008】このような偏光依存性を排除するために
は、一方の偏光モードに対して光変調器をオン・オフ動
作させるための駆動電圧と他方の偏光モードについて同
じくオン・オフ動作させるための駆動電圧が一致するよ
うに、光変調器の駆動電圧を設定すればよいが、このよ
うな条件を満たす駆動電圧は一般に高く、実用的でな
い。
In order to eliminate such polarization dependence, a driving voltage for turning on / off the optical modulator for one polarization mode and a turning on / off operation for the other polarization mode are set. The drive voltage of the optical modulator may be set so that the drive voltages match, but the drive voltage satisfying such a condition is generally high and not practical.

【0009】そこで、本発明は、駆動電圧が低く且つ偏
光依存性のない光変調器の提供を目的としている。さら
に、光変調器の動作条件は使用される光の波長により異
なるので、一旦駆動電圧等が設定されると、その光変調
器を特定の波長に対してだけしか使えないという問題が
ある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical modulator having a low driving voltage and no polarization dependence. Further, since the operating conditions of the optical modulator differ depending on the wavelength of light used, there is a problem that once the drive voltage and the like are set, the optical modulator can be used only for a specific wavelength.

【0010】そこで、本発明は、信号光の波長に対する
汎用性が高い光変調器の提供を目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical modulator having high versatility with respect to the wavelength of signal light.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題の一
つ又はそれ以上は、本発明の光変調器の第1又は第2の
構成により解決される。
One or more of the above technical problems can be solved by the first or second structure of the optical modulator of the present invention.

【0012】本発明の光変調器の第1の構成は、入力側
光導波路と、該入力側光導波路を伝搬してきた光を2分
岐する第1分岐部と、該分岐部で分岐した光をそれぞれ
伝搬させる第1分岐導波路及び第2分岐導波路と、該第
1及び第2分岐導波路を伝搬してきた光を合流させる第
2分岐部と、該第2分岐部で合流した光を伝搬させる出
力側光導波路と、上記第1及び第2分岐導波路にそれぞ
れ装荷された第1装荷電極及び第2装荷電極と、上記第
1及び第2分岐導波路の少なくとも一方に並設されその
長手方向の2箇所で当該分岐導波路に方向性結合される
遅延光導波路と、これらの方向性結合部における結合比
を制御するための制御電極とを備えて構成される。
A first configuration of the optical modulator according to the present invention comprises an input side optical waveguide, a first branching section for branching the light propagating through the input side optical waveguide into two, and a light branched at the branching section. A first branch waveguide and a second branch waveguide to be propagated respectively, a second branch section to merge the light propagating in the first and second branch waveguides, and a light to be merged in the second branch section are propagated. An output side optical waveguide, a first loading electrode and a second loading electrode loaded on the first and second branch waveguides, respectively, and a length of the first and second loading electrodes arranged side by side on at least one of the first and second branch waveguides. The delay optical waveguide is directionally coupled to the branching waveguide at two points in the direction, and a control electrode for controlling the coupling ratio in these directional coupling portions.

【0013】本発明の光変調器の第2の構成は、入力側
光導波路と、該入力側光導波路を伝搬してきた光を2分
岐する第1分岐部と、該分岐部で分岐した光をそれぞれ
伝搬させる第1分岐導波路及び第2分岐導波路と、該第
1及び第2分岐導波路を伝搬してきた光を合流させる第
2分岐部と、該第2分岐部で合流した光を伝搬させる出
力側光導波路と、上記第1及び第2分岐導波路にそれぞ
れ装荷された第1装荷電極及び第2装荷電極と、上記第
1及び第2分岐導波路の少なくとも一方に方向性結合さ
れるリング型光導波路と、この方向性結合部における結
合比を制御するための制御電極とを備えて構成される。
A second configuration of the optical modulator according to the present invention is such that an input side optical waveguide, a first branching section for branching the light propagating through the input side optical waveguide into two, and a light branched at the branching section. A first branch waveguide and a second branch waveguide to be propagated respectively, a second branch section to merge the light propagating in the first and second branch waveguides, and a light to be merged in the second branch section are propagated. The output side optical waveguide, the first loading electrode and the second loading electrode respectively loaded on the first and second branch waveguides, and the at least one of the first and second branch waveguides are directionally coupled. A ring type optical waveguide and a control electrode for controlling the coupling ratio in this directional coupling section are provided.

【0014】[0014]

【作用】本発明の第1の構成によると、従来のマッハツ
ェンダ型光変調器の構成に加えて、第1及び第2分岐導
波路の少なくとも一方に遅延光導波路を並設し、この遅
延光導波路の長手方向の2箇所を、当該分岐導波路(遅
延光導波路が並設されている側の分岐導波路)に方向性
結合し、その結合比を制御するようにしているので、こ
の遅延光導波路を用いて、第1分岐部で分岐した光の一
方を位相遅延することができる。従って、第1及び第2
分岐導波路のみによって位相変化を与えるようにした従
来構成と比較して、光導波路の規模が同等であれば駆動
電圧を大幅に低減することができるようになる。
According to the first configuration of the present invention, in addition to the configuration of the conventional Mach-Zehnder type optical modulator, a delay optical waveguide is provided in parallel in at least one of the first and second branch waveguides, and this delay optical waveguide is provided. Since two points in the longitudinal direction of the delay optical waveguide are directionally coupled to the branch waveguide (branch waveguide on the side where the delay optical waveguides are arranged in parallel) and the coupling ratio is controlled, the delay optical waveguide Can be used to phase delay one of the lights branched by the first branching unit. Therefore, the first and second
As compared with the conventional configuration in which the phase change is given only by the branch waveguide, if the scale of the optical waveguide is the same, the driving voltage can be significantly reduced.

【0015】本発明の第2の構成による場合にも、第1
及び第2分岐導波路の少なくとも一方にリング型光導波
路を方向性結合し、その結合比を制御するようにしてい
るので、本発明の第1の構成による場合と同様に、駆動
電圧を大幅に低減することができる。
Also in the case of the second configuration of the present invention, the first
Further, since the ring type optical waveguide is directionally coupled to at least one of the second branching waveguide and the coupling ratio thereof is controlled, the driving voltage can be drastically increased as in the case of the first configuration of the present invention. It can be reduced.

【0016】よって、本発明によると、駆動電圧が低く
且つ小型化に適した光変調器の提供が可能になる。尚、
本発明の第1又は第2の構成による他の作用は以下の実
施例の説明により明らかになる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an optical modulator having a low driving voltage and suitable for miniaturization. still,
Other effects of the first or second configuration of the present invention will be apparent from the description of the embodiments below.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明の望ましい実施例を説明する。図
1は本発明の第1の構成の実施例を示す光変調器の平面
図、図2はこの光変調器のA−A断面図である。1はL
iNbO3 やLiTaO3 等の強誘電体電気光学材料か
らなる導波路基板であり、この導波路基板にTi等のド
ーパントを表面から熱拡散させることによって、Y分岐
路を2つ組み合わせた形状の光導波路が形成されてい
る。
The preferred embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view of an optical modulator showing an embodiment of the first structure of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of this optical modulator. 1 is L
a waveguide substrate made of a ferroelectric electro-optical material such as LiNbO 3 and LiTaO 3, by thermal diffusion from the surface dopant such as Ti in the waveguide substrate, a Y branching path two combined shape optical of A waveguide is formed.

【0018】この光導波路は、入力側光導波路2と、入
力側光導波路2を伝搬してきた光を2分岐する第1分岐
部4と、分岐光をそれぞれ伝搬させる第1分岐導波路6
及び第2分岐導波路8と、これらの分岐光を合流させる
第2分岐部10と、合流した光を伝搬させる出力側光導
波路12とからなる。
The optical waveguide includes an input side optical waveguide 2, a first branching section 4 for branching the light propagating through the input side optical waveguide 2, and a first branching waveguide 6 for propagating the branched light respectively.
And a second branching waveguide 8, a second branching section 10 for combining the branched lights, and an output side optical waveguide 12 for propagating the combined light.

【0019】第1、第2分岐導波路6,8にはそれぞれ
第1、第2装荷電極14,16が装荷されている。装荷
電極14,16の入力端14a,16aには例えばマイ
クロ波領域の入力信号が入力され、装荷電極の出力端1
4b,16bには例えば50Ωの終端抵抗が接続され
る。
First and second loading electrodes 14 and 16 are loaded on the first and second branch waveguides 6 and 8, respectively. For example, an input signal in the microwave region is input to the input ends 14a and 16a of the loading electrodes 14 and 16, and the output end 1 of the loading electrode 1 is input.
A termination resistance of, for example, 50Ω is connected to 4b and 16b.

【0020】18は第1分岐導波路6に並設された湾曲
型の遅延光導波路であり、この遅延光導波路18の両端
は第1分岐導波路6に平行に接近するようにされて、そ
れぞれ方向性結合部20,22が形成されている。
Reference numeral 18 is a curved delay optical waveguide arranged in parallel in the first branch waveguide 6, and both ends of the delay optical waveguide 18 are arranged so as to approach the first branch waveguide 6 in parallel, respectively. Directional coupling portions 20 and 22 are formed.

【0021】方向性結合部20,22における結合比を
制御するために、遅延光導波路18のそれぞれの方向性
結合部には制御分極24,26が装荷されている。尚、
各電極は、図2によく示されるように、光導波路上にバ
ッファ層28を介して装荷されている。このバッファ層
は図面が不鮮明にならないように図1には図示されてい
ない。制御電極24,26は、装荷電極14,16と同
じように進行波型に装荷されている。
In order to control the coupling ratio in the directional coupling portions 20 and 22, control polarizations 24 and 26 are loaded in the respective directional coupling portions of the delay optical waveguide 18. still,
As shown in FIG. 2, each electrode is loaded on the optical waveguide via a buffer layer 28. This buffer layer is not shown in FIG. 1 to avoid obscuring the drawing. The control electrodes 24 and 26 are loaded in a traveling wave type like the loading electrodes 14 and 16.

【0022】方向性結合部における光パワーの結合につ
いて説明する。いま、図3(A)に示すように、2つの
光導波路が適当に近接して平行に配置されている場合の
光結合を考える。両導波路をそれぞれ第1導波路30
A、第2導波路30Bとし、これらを伝搬する光のモー
ドをそれぞれ第1モード、第2モードと呼ぶことにす
る。そして、第1、第2モードのモード振幅を、その絶
対値の二乗の2倍がモード電力に等しくなるように規格
化した値a1 及びa2 とする。
The coupling of optical power in the directional coupler will be described. Now, consider an optical coupling in the case where two optical waveguides are appropriately arranged in parallel as shown in FIG. 3 (A). The two waveguides are respectively connected to the first waveguide 30.
A and second waveguides 30B will be referred to, and modes of light propagating through them will be referred to as a first mode and a second mode, respectively. Then, the mode amplitudes of the first and second modes are set to values a 1 and a 2 that are standardized so that twice the square of the absolute value thereof becomes equal to the mode power.

【0023】光の伝搬方向をz軸にとると、微小距離Δ
zだけ光が伝搬したときのモード振幅a1 ,a2 のそれ
ぞれの微小変化Δa1,Δa2 は、次式で表される。
Assuming that the light propagation direction is on the z-axis, a minute distance Δ
The minute changes Δa 1 and Δa 2 of the mode amplitudes a 1 and a 2 when the light propagates by z are expressed by the following equations.

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】ここで、β1 は第1モードの伝搬定数、β
2 は第2モードの伝搬定数、c12は第2モードから第1
モードへの相互結合係数、c21は第1モードから第2モ
ードへの相互結合係数である。(1)式から次の微分方
程式が導出される。
Where β 1 is the propagation constant of the first mode, β
2 is the propagation constant of the second mode, c 12 is from the second mode to the first
The mutual coupling coefficient to the mode, c 21 is the mutual coupling coefficient from the first mode to the second mode. The following differential equation is derived from the equation (1).

【0026】[0026]

【数2】 [Equation 2]

【0027】両導波路が無損失である場合に相互結合係
数c12とc21の間に所定の関係が成立することを説明す
る。まず、両導波路を伝搬する光の全電力Pは、
It will be described that a predetermined relationship is established between the mutual coupling coefficients c 12 and c 21 when both waveguides are lossless. First, the total power P of light propagating through both waveguides is

【数3】 となり、この式の両辺をzで微分すると、[Equation 3] Then, if both sides of this equation are differentiated by z,

【数4】 が得られる。尚、*は複素共役を表す。(2)式及び
(3)式から次式が得られる。
[Equation 4] Is obtained. In addition, * represents a complex conjugate. The following equation is obtained from the equations (2) and (3).

【0028】[0028]

【数5】 [Equation 5]

【0029】両導波路が無損失である場合、電力保存則
から(4)式の右辺は零に等しくなり、従って次式が得
られる。
When both waveguides are lossless, the right side of equation (4) is equal to zero according to the law of power conservation, and therefore the following equation is obtained.

【0030】[0030]

【数6】 [Equation 6]

【0031】続いて、(2)式からa2 を消去し、
(5)式を用いると、次の微分方程式が得られる。
Then, a 2 is deleted from the equation (2),
Using the equation (5), the following differential equation is obtained.

【0032】[0032]

【数7】 [Equation 7]

【0033】(6)式をz=0におけるモード振幅の初
期条件の下で解くと、次式が得られる。
By solving the equation (6) under the initial condition of the mode amplitude at z = 0, the following equation is obtained.

【0034】[0034]

【数8】 [Equation 8]

【0035】ここで、βa,βb,βdはそれぞれ次の
ように定義される。
Here, βa, βb, and βd are defined as follows, respectively.

【0036】[0036]

【数9】 [Equation 9]

【0037】さて、いまz=0の位置で第1導波路にの
み光電力が入力し、第2導波路に入力する光電力が0で
あるとする。即ち、2|a1 (0)|2 =1,2|a2
(0)|2 =0であるとする。これらを(7)式に代入
すると、各導波路の電力P1 (z),P2 (z)は次の
ように表される。
Now, at the position of z = 0, it is assumed that the optical power is input only to the first waveguide and the optical power input to the second waveguide is 0. That is, 2 | a 1 (0) | 2 = 1, 2 | a 2
It is assumed that (0) | 2 = 0. Substituting these into the equation (7), the electric powers P 1 (z) and P 2 (z) of the respective waveguides are expressed as follows.

【0038】[0038]

【数10】 [Equation 10]

【0039】ここで、Fは次式によって定義される。Here, F is defined by the following equation.

【0040】[0040]

【数11】 [Equation 11]

【0041】(8)式をグラフ化すると図3(B)に示
すようなる。電力が全て他方の導波路に移るための条
件、即ち完全結合をさせるための条件(位相整合条件)
は、β 1 =β2 である。また、完全結合を与える長さ
(完全結合長)Lは、
A graph of the equation (8) is shown in FIG.
It will become Articles for transferring all electric power to the other waveguide
Condition, that is, the condition for perfect coupling (phase matching condition)
Is β 1= Β2Is. Also, the length that gives a perfect bond
(Complete bond length) L is

【数12】 となる。結局、図3(A)に示したような方向性結合器
における結合係数c12は次式で与えられることとなる。
[Equation 12] Becomes After all, the coupling coefficient c 12 in the directional coupler as shown in FIG. 3A is given by the following equation.

【0042】[0042]

【数13】 [Equation 13]

【0043】ここで、cは光速、ε0 は真空の誘電率、
λは光の波長、E1 (x,y)は第1導波路のモード電
界分布、E2 (x,y)は第2導波路のモード電界分
布、n a は第1導波路の屈折率、nc は第1、第2導波
路間のクラッドの屈折率である。
Where c is the speed of light and ε0Is the permittivity of the vacuum,
λ is the wavelength of light, E1(X, y) is the mode charge of the first waveguide
Field distribution, E2(X, y) is the mode electric field component of the second waveguide
Cloth, n aIs the refractive index of the first waveguide, ncIs the first and second waveguides
It is the refractive index of the clad between the paths.

【0044】このように、結合係数c12は光の波長やモ
ードに依存するので、逆言すれば、利用する光の波長や
モードに応じて結合長を決定することができることとな
る。一方、Fを小さくするためには、|β1 −β2 |/
|c12|を大きくすればよい。従って、方向性結合部に
おいて結合比を0%と100%の間で切り替えることを
低駆動電圧で実現するためには、c12を小さくするか或
いは両導波路におけるモード伝搬定数の差を大きくする
ように屈折率変化を与えればよいことになる。
As described above, the coupling coefficient c 12 depends on the wavelength and mode of light. In other words, the coupling length can be determined according to the wavelength and mode of light used. On the other hand, in order to reduce F, | β 1 −β 2 | /
It is sufficient to increase | c 12 |. Therefore, in order to realize the switching of the coupling ratio between 0% and 100% in the directional coupling portion with a low driving voltage, c 12 should be reduced or the difference between the mode propagation constants in both waveguides should be increased. It is sufficient to change the refractive index as described above.

【0045】図1に示された光変調器において、駆動電
圧を低減するためには、特定の波長の光に対して、入力
変調信号の論理レベルがローのときに、方向性結合部2
0,22における結合比が100%となり且つ第1、第
2分岐導波路6,8から第2分岐部10にそれぞれ入射
する光の電界が逆相になり、入力変調信号の論理レベル
がハイのときに、方向性結合部20,22における結合
比が0%となり且つ第1、第2分岐導波路6,8から第
2分岐部10にそれぞれ入射する光の電界が同相になる
ようにすればよい。
In the optical modulator shown in FIG. 1, in order to reduce the driving voltage, the directional coupling section 2 is used when the logic level of the input modulation signal is low for light of a specific wavelength.
The coupling ratio at 0 and 22 is 100%, the electric fields of the lights respectively incident on the second branching section 10 from the first and second branching waveguides 6 and 8 are in opposite phases, and the logic level of the input modulation signal is high. At this time, if the coupling ratio in the directional coupling portions 20 and 22 becomes 0% and the electric fields of the lights respectively incident on the second branching portion 10 from the first and second branching waveguides 6 and 8 have the same phase. Good.

【0046】即ち、このような条件を満足するように、
遅延光導波路18の光路長を設定し、第1、第2装荷電
極14,16と制御電極24,26とに与える電圧を制
御するようにすればよい。
That is, in order to satisfy such a condition,
The optical path length of the delay optical waveguide 18 may be set to control the voltage applied to the first and second loading electrodes 14 and 16 and the control electrodes 24 and 26.

【0047】さらに具体的な説明は以下の通りである。
図1の光変調器における光の伝搬経路は、制御電極2
4,26に与える電圧(実際には制御電極24,26と
第1装荷電極14間に印加される)に応じて次のように
変化する。図4はこのような伝搬経路の切替を説明する
ための図であり、経路の説明を容易にするために、第1
分岐部4をA、第1分岐導波路6における方向性結合部
をそれぞれB,D、B,D間の地点をC、第2分岐部1
0をEとし、第2分岐導波路8においてはそれぞれB,
C,Dに対応してB′,C′,D′とし、遅延光導波路
18においてはそれぞれB,C,Dに対応してB″,
C″,D″としている。
A more specific description is as follows.
The propagation path of light in the optical modulator of FIG.
It changes as follows according to the voltage given to 4, 26 (actually applied between the control electrodes 24, 26 and the first loading electrode 14). FIG. 4 is a diagram for explaining such switching of the propagation route, and in order to facilitate the explanation of the route, the first
The branch portion 4 is A, the directional coupling portion in the first branch waveguide 6 is B, D, the point between B and D is C, and the second branch portion 1 is
0 is E, and B and B are respectively in the second branch waveguide 8.
B ', C', D'corresponding to C, D, and B ', C', D'for the delay optical waveguide 18, respectively.
They are C ″ and D ″.

【0048】この光変調器は、電圧印加時にオンとな
り、非印加時にオフとなるものであるとする。それぞれ
の伝搬経路の光路長を次のように設計しておく。 A→B→C→D→Eの光路長はL A→B′→C′→D′→Eの光路長はL A→B″→C″→D″→Eの光路長はL+(半波長に相
当する長さ) さらに、電圧を印加しない状態で、B→B″,D″→D
の100%のパワー移行が起こるように完全結合長の方
向性結合部を構成しておく。
It is assumed that this optical modulator is turned on when a voltage is applied and turned off when no voltage is applied. The optical path length of each propagation path is designed as follows. The optical path length of A → B → C → D → E is L A → B ′ → C ′ → D ′ → E, and the optical path length of L A → B ″ → C ″ → D ″ → E is L + (half (Length corresponding to wavelength) Furthermore, B → B ″, D ″ → D without voltage applied
The directional coupling portion having the full coupling length is configured so that 100% of the power transfer is generated.

【0049】すると、電圧を印加しない場合、伝搬経路
は次の2つになる。 A→B″→C″→D″→E A→B′→C′→D′→E 従って、の伝搬経路との伝搬経路の間には、半波長
に相当する光路差が生じ、Eにおける伝搬光の合波・干
渉の結果、この光変調器の出力はオフとなる。
Then, when no voltage is applied, there are the following two propagation paths. A → B ″ → C ″ → D ″ → E A → B ′ → C ′ → D ′ → E Therefore, an optical path difference corresponding to a half wavelength occurs between the propagation path and the propagation path of As a result of multiplexing and interference of propagating light, the output of this optical modulator is turned off.

【0050】次に、電圧を印加して、方向性結合部でパ
ワーの移行が起こらないようにすると、伝搬経路は次の
2つとなる。 A→B→C→D→E A→B′→C′→D′→E 従って、これらの伝搬経路間の光路差は零となり、この
光変調器の出力はオンになる。
Next, if a voltage is applied so that the power transfer does not occur in the directional coupling portion, there are the following two propagation paths. A->B->C->D-> E A-> B '->C'-> D '-> E Therefore, the optical path difference between these propagation paths becomes zero and the output of this optical modulator is turned on.

【0051】以上の動作説明は、A→B→C→D→Eの
経路とA→B′→C′→D′→Eの経路の光路差が零或
いは波長の整数倍に等しい場合についてのものであり、
この場合、第1、第2装荷電極14,16間への電圧印
加は不要であるが、光導波路の製造技術上の問題から、
必ずしもこのような光路差を設定しておくことが困難に
なる場合がある。このような場合には、第1、第2装荷
電極14,16間に補間的に電圧を印加して、これに対
処することができる。
The above description of the operation is given for the case where the optical path difference between the route A → B → C → D → E and the route A → B ′ → C ′ → D ′ → E is equal to zero or an integral multiple of the wavelength. Is something
In this case, it is not necessary to apply a voltage between the first and second loading electrodes 14 and 16, but due to problems in the optical waveguide manufacturing technology,
It may be difficult to always set such an optical path difference. In such a case, this can be dealt with by applying a voltage in an interpolative manner between the first and second loading electrodes 14 and 16.

【0052】この光変調器の出力がオンになる条件は、
第2分岐部に入射する光の位相差が2kπ(kは零又は
自然数)であり、一方のこの光変調器の出力がオフとな
る条件は、第2分岐部に入射する光の位相差が(2k+
1)π(kは零又は自然数)であるから、このような条
件を満たすように、第1、第2装荷電極14,16間に
補正のための電圧を印加してやればよいわけである。こ
の場合、補正のための印加電圧は、従来構成においてオ
ン・オフ動作させるための印加電圧と比べて十分小さく
なるように第1、第2分岐導波路間の光路差を設定する
ことができるので、駆動電圧が高くなる恐れはない。
The conditions for turning on the output of this optical modulator are:
The phase difference of the light entering the second branch is that the phase difference of the light entering the second branch is 2kπ (k is zero or a natural number) and the output of this optical modulator is off. (2k +
1) Since π (k is zero or a natural number), it suffices to apply a voltage for correction between the first and second loading electrodes 14 and 16 so as to satisfy such a condition. In this case, the optical path difference between the first and second branch waveguides can be set so that the applied voltage for correction is sufficiently smaller than the applied voltage for the on / off operation in the conventional configuration. There is no fear that the drive voltage will increase.

【0053】尚、図1に示された光変調器においては、
特定の波長の光に対して、入力変調信号の論理レベルが
ハイのときに、方向性結合部20,22における結合比
が100%となり且つ第1、第2分岐導波路6,8から
第2分岐部10にそれぞれ入射する光の電界が逆相にな
り、入力変調信号の論理レベルがローのときに、方向性
結合部20,22における結合比が0%となり且つ第
1、第2分岐導波路6,8から第2分岐部10にそれぞ
れ入射する光の電界が同相になるようにしてもよい。
In the optical modulator shown in FIG. 1,
When the logical level of the input modulation signal is high for light of a specific wavelength, the coupling ratio in the directional coupling sections 20 and 22 becomes 100%, and the first and second branch waveguides 6 and 8 to When the electric fields of the lights respectively entering the branching units 10 are in opposite phases and the logic level of the input modulation signal is low, the coupling ratio in the directional coupling units 20 and 22 becomes 0% and the first and second branching guiding units. You may make it the electric field of the light which injects into the 2nd branch part 10 from the waveguides 6 and 8 in-phase.

【0054】また、特定の波長の光に対して、入力変調
信号の論理レベルがローのときに、方向性結合部20,
22における結合比が100%となり且つ第1、第2分
岐導波路6,8から第2分岐部10にそれぞれ入射する
光の電界が同相になり、入力変調信号の論理レベルがハ
イのときに、方向性結合部20,22における結合比が
0%となり且つ第1、第2分岐導波路6,8から第2分
岐部10にそれぞれ入射する光の電界が逆相になるよう
にしてもよい。
When the logical level of the input modulation signal is low for light of a specific wavelength, the directional coupling section 20,
When the coupling ratio at 22 is 100%, the electric fields of the lights incident on the second branching section 10 from the first and second branching waveguides 6 and 8 are in phase, and the logic level of the input modulation signal is high, The coupling ratio in the directional coupling portions 20 and 22 may be 0%, and the electric fields of the lights incident on the second branching portion 10 from the first and second branching waveguides 6 and 8 may have opposite phases.

【0055】さらに、特定の波長の光に対して、入力変
調信号の論理レベルがハイのときに、方向性結合部2
0,22における結合比が100%となり且つ第1、第
2分岐導波路6,8から第2分岐部10にそれぞれ入射
する光の電界が同相になり、入力変調信号の論理レベル
がローのときに、方向性結合部20,22における結合
比が0%となり且つ第1、第2分岐導波路6,8から第
2分岐部10にそれぞれ入射する光の電界が逆相になる
ようにしてもよい。
Further, when the logical level of the input modulation signal is high for light of a specific wavelength, the directional coupling section 2
When the coupling ratio at 0 and 22 is 100% and the electric fields of the lights entering the second branching section 10 from the first and second branching waveguides 6 and 8 are in phase, the logical level of the input modulation signal is low. In addition, even if the coupling ratio in the directional coupling portions 20 and 22 becomes 0% and the electric fields of the lights respectively incident on the second branching portion 10 from the first and second branching waveguides 6 and 8 have opposite phases. Good.

【0056】図1及び図2に示された構成においては、
方向性結合部における遅延光導波路の伝搬定数を制御電
極に与える電圧に応じて変化させることにより、方向性
結合部における結合比を制御するようにしているが、次
のような制御電極の配置形態によって、結合比を制御す
ることもできる。
In the configuration shown in FIGS. 1 and 2,
The propagation ratio of the delay optical waveguide in the directional coupling section is changed according to the voltage applied to the control electrode to control the coupling ratio in the directional coupling section. The coupling ratio can also be controlled by.

【0057】図5は第1の構成の他の実施例を示す光変
調器の平面図であり、図6はこの光変調器のB−B断面
図である。この実施例では、方向性結合部20,22に
おいて遅延光導波路18にそれぞれ近接する制御電極2
4′,26′を形成しておき、制御電極に与える電圧に
よって、導波路基板1における制御電極24′,26′
直下の領域32の屈折率が遅延導波路18の屈折率と等
しくなるようにしている。こうすると、制御電極に電圧
を印加したときに、遅延光導波路の幅が方向性結合部に
おいて実質的に拡大されることとなり、結合比の制御が
可能になるものである。
FIG. 5 is a plan view of an optical modulator showing another embodiment of the first structure, and FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of this optical modulator. In this embodiment, in the directional coupling portions 20 and 22, the control electrodes 2 that are respectively close to the delay optical waveguide 18 are provided.
4'and 26 'are formed in advance, and the control electrodes 24' and 26 'on the waveguide substrate 1 are controlled by the voltage applied to the control electrodes.
The refractive index of the region 32 immediately below is made equal to the refractive index of the delay waveguide 18. With this, when a voltage is applied to the control electrode, the width of the delay optical waveguide is substantially expanded in the directional coupling portion, and the coupling ratio can be controlled.

【0058】この場合、バッファ層を設けなくてもよい
ので、駆動電圧のさらなる低減が可能になる。図7は本
発明の第2構成の実施例を示す光変調器の平面図であ
る。この実施例においては、遅延光導波路に代えて、リ
ング型光導波路34を第1分岐導波路6に方向性結合
し、この方向性結合部36におけるリング型光導波路の
一部に制御電極38を装荷している。この構成によって
もこれまでの実施例における動作原理に準じて本発明を
実施することができる。
In this case, since the buffer layer need not be provided, the driving voltage can be further reduced. FIG. 7 is a plan view of an optical modulator showing an embodiment of the second configuration of the present invention. In this embodiment, instead of the delay optical waveguide, the ring type optical waveguide 34 is directionally coupled to the first branching waveguide 6, and the control electrode 38 is partly provided in the directional coupling portion 36. It is loaded. Even with this configuration, the present invention can be implemented in accordance with the operation principle in the above-described embodiments.

【0059】即ち、特定の波長の光に対して、入力変調
信号レベルがローのときに、方向性結合部36における
結合比が100%となり且つ第1、第2分岐導波路6,
8から第2分岐部10にそれぞれ入射する光の電界が逆
相になり、入力変調信号レベルがハイのときに、方向性
結合部36における結合比が0%となり且つ第1、第2
分岐導波路6,8から第2分岐部10にそれぞれ入射す
る光の電界が同相になるように、リング型光導波路34
の光路長を設定するとともに、第1、第2装荷電極1
4,16と制御電極38とに与える電圧を制御すること
によって、低駆動電圧でのオン・オフ動作が可能にな
る。
That is, when the input modulation signal level is low for light of a specific wavelength, the coupling ratio in the directional coupling section 36 becomes 100%, and the first and second branch waveguides 6, 6.
When the electric fields of the lights respectively entering the second branching section 10 from 8 are in opposite phases and the input modulation signal level is high, the coupling ratio in the directional coupling section 36 becomes 0% and the first and second
The ring type optical waveguide 34 is arranged so that the electric fields of the lights respectively incident from the branching waveguides 6 and 8 to the second branching portion 10 have the same phase.
The optical path length of the first and second loading electrodes 1
By controlling the voltage applied to the control electrodes 4 and 16 and the control electrode 38, the on / off operation at a low driving voltage becomes possible.

【0060】ところで、図1又は図7の光変調器がZカ
ットタイプのLiNbO3 結晶から形成されている場
合、所要の動作特性を得るためには、基板表面に対して
垂直な偏光面を有するTMモードの光を入射させる必要
がある。基板と平行な偏光面を有するTEモードの光が
入射すると、その位相変調効率はTMモードの光に対す
る位相変調効率と比べて著しく小さいから、異なる動作
条件の設定が必要になり、この場合低電圧駆動が困難で
ある。
By the way, in the case where the optical modulator of FIG. 1 or FIG. 7 is formed of a Z-cut type LiNbO 3 crystal, it has a polarization plane perpendicular to the substrate surface in order to obtain required operating characteristics. It is necessary to enter TM-mode light. When TE mode light having a plane of polarization parallel to the substrate is incident, its phase modulation efficiency is significantly smaller than that for TM mode light, so it is necessary to set different operating conditions. It is difficult to drive.

【0061】そこで、図1又は図7の光変調器におい
て、次のようにして入射光の偏光モードを特定しないで
済むようにする。例えば図1の構成においては、第1、
第2分岐導波路6,8における位相変調効率が低い偏光
モード(TEモード)に対しては、方向性結合部20,
22における結合比が100%となり、位相変調効率が
高い偏光モード(TMモード)に対しては、結合比が0
%となるように、制御電極24,26に与える電圧を制
御し、且つ、第1分岐導波路6から第2分岐部10に入
射する両モードの電界が同相になるように、遅延光導波
路18の光路長を設定しておく。
Therefore, in the optical modulator of FIG. 1 or FIG. 7, it is not necessary to specify the polarization mode of the incident light as follows. For example, in the configuration of FIG.
For the polarization mode (TE mode) with low phase modulation efficiency in the second branch waveguides 6 and 8, the directional coupling section 20
The coupling ratio at 22 is 100%, and the coupling ratio is 0 for the polarization mode (TM mode) with high phase modulation efficiency.
%, The voltage applied to the control electrodes 24 and 26 is controlled, and the electric fields of both modes incident on the second branching portion 10 from the first branching waveguide 6 are in phase with each other. The optical path length of is set.

【0062】この構成によると、装荷電極14,16に
与える電圧によって、TMモードに対するオン・オフ動
作が可能になり、TEモードについては、遅延光導波路
18により不足分の位相変化を与えることができるの
で、入射光の偏光モードを考慮することなしに、効率的
な強度変調が可能になる。
According to this structure, the voltage applied to the loading electrodes 14 and 16 enables ON / OFF operation for the TM mode, and for the TE mode, an insufficient phase change can be applied by the delay optical waveguide 18. Therefore, efficient intensity modulation is possible without considering the polarization mode of incident light.

【0063】図7の光変調器を用いる場合には、図1の
場合と同様に制御電極に与える電圧を制御し、且つ、第
1分岐導波路6から第2分岐部10に入射する両モード
の電界が同相になるようにリング型光導波路34の光路
長を設定すればよい。
When the optical modulator of FIG. 7 is used, the voltage applied to the control electrode is controlled as in the case of FIG. 1, and both modes of incidence from the first branch waveguide 6 to the second branch section 10 are controlled. The optical path length of the ring-type optical waveguide 34 may be set so that the electric fields of 1 are in phase.

【0064】本発明を実施する場合には、例えば図7に
おけるリング型光導波路34の光路長の製造上の誤差に
対処するために、図8に示すように、図7の構成に加え
て、第2分岐導波路8にもう一つのリング型光導波路3
4′を方向性結合し、この方向性結合部における結合比
を制御電極38′に与える電圧により制御するようにし
てもよい。
In carrying out the present invention, in order to cope with a manufacturing error in the optical path length of the ring type optical waveguide 34 in FIG. 7, for example, as shown in FIG. Another ring type optical waveguide 3 is provided in the second branch waveguide 8.
4'may be directionally coupled, and the coupling ratio in this directional coupling portion may be controlled by the voltage applied to the control electrode 38 '.

【0065】また、図1の構成においては、遅延光導波
路18の光路長の製造上の誤差に対処するために、第2
分岐導波路8側にも遅延光導波路を方向性結合してお
き、その方向性結合部における結合比を制御するように
してもよい。
Further, in the configuration of FIG. 1, in order to cope with the manufacturing error of the optical path length of the delay optical waveguide 18, the second
The delay optical waveguide may be directionally coupled to the side of the branch waveguide 8 and the coupling ratio at the directional coupling portion may be controlled.

【0066】次に、図1の構成を応用して、特定の複数
の波長に対して動作可能な光変調器の例を説明する。図
9はその実施例を示す光変調器の平面図である。この例
では、それぞれの両端部が第1分岐導波路6に方向性結
合される2つの遅延光導波路18A,18Bを設け、そ
れぞれの方向性結合部に制御電極24A,26A及び2
4B,26Bを設けている。
Next, an example of an optical modulator that can operate with respect to a plurality of specific wavelengths will be described by applying the configuration of FIG. FIG. 9 is a plan view of an optical modulator showing the embodiment. In this example, two delay optical waveguides 18A and 18B, both ends of which are directionally coupled to the first branch waveguide 6, are provided, and control electrodes 24A, 26A and 2 are provided at the respective directional coupling portions.
4B and 26B are provided.

【0067】そして、遅延光導波路18Aの方向性結合
部においては、制御電圧を与えないときに第1波長(例
えば1.3μm)の光が100%の結合比で方向性結合
されるようにし、遅延光導波路18Bの方向性結合部に
おいては、第1波長とは異なる第2波長(例えば1.5
5μm)の光が100%の結合比で方向性結合されるよ
うにしておく。
Then, in the directional coupling portion of the delay optical waveguide 18A, light of the first wavelength (for example, 1.3 μm) is directionally coupled at a coupling ratio of 100% when no control voltage is applied, At the directional coupling portion of the delay optical waveguide 18B, a second wavelength different from the first wavelength (for example, 1.5
The light (5 μm) is directionally coupled at a coupling ratio of 100%.

【0068】さらに、第1及び第2波長の光の双方につ
いてオン・オフ動作が可能になるように、遅延光導波路
18A,18Bの光路長を設定しておく。この構成によ
ると、第1及び第2波長の光について強度変調が可能に
なるので、光変調器の汎用性が増す。また、第1及び第
2波長の光の双方を入射させてこの光変調器を動作させ
ることによって、波長分割多重伝送や波長分割双方向伝
送を容易に実施し得るようになる。
Further, the optical path lengths of the delay optical waveguides 18A and 18B are set so that the ON / OFF operation can be performed for both the first and second wavelength light. With this configuration, intensity modulation can be performed on the light having the first and second wavelengths, and thus the versatility of the optical modulator is increased. Further, by making both the first and second wavelengths of light incident and operating this optical modulator, wavelength division multiplexing transmission and wavelength division bidirectional transmission can be easily implemented.

【0069】図9の構成に準じて遅延光導波路を3以上
設けてもよいし、また、遅延光導波路に代えてリング型
光導波路を設けてもよい。
According to the configuration of FIG. 9, three or more delay optical waveguides may be provided, or a ring type optical waveguide may be provided instead of the delay optical waveguides.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
駆動電圧が低く且つ小型化に適した光変調器の提供が可
能になるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide an optical modulator that has a low driving voltage and is suitable for downsizing.

【0071】また、駆動電圧が低く且つ偏光依存性のな
い光変調器の提供が可能になるという効果もある。さら
に、信号光の波長に対する汎用性が高い光変調器の提供
が可能になるという効果もある。
There is also an effect that it is possible to provide an optical modulator having a low driving voltage and no polarization dependency. Further, there is an effect that it becomes possible to provide an optical modulator having high versatility with respect to the wavelength of the signal light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の構成の実施例を示す光変調器の
平面図である。
FIG. 1 is a plan view of an optical modulator showing an example of a first configuration of the present invention.

【図2】図1の光変調器のA−A断面図である。2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the optical modulator shown in FIG.

【図3】方向性結合部における光結合の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of optical coupling in a directional coupling section.

【図4】方向性結合による光伝搬経路の切替の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of switching of light propagation paths by directional coupling.

【図5】本発明の第1の構成の他の実施例を示す光変調
器の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of an optical modulator showing another embodiment of the first configuration of the present invention.

【図6】図5の光変調器のB−B断面図である。6 is a sectional view taken along line BB of the optical modulator shown in FIG.

【図7】本発明の第2構成の実施例を示す光変調器の平
面図である。
FIG. 7 is a plan view of an optical modulator showing an example of the second configuration of the present invention.

【図8】本発明の第2構成の他の実施例を示す光変調器
の平面図である。
FIG. 8 is a plan view of an optical modulator showing another embodiment of the second structure of the present invention.

【図9】図1の構成の応用例を示す光変調器の平面図で
ある。
9 is a plan view of an optical modulator showing an application example of the configuration of FIG. 1. FIG.

【図10】従来技術の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 入力側光導波路 4 第1分岐部 6 第1分岐導波路 8 第2分岐導波路 10 第2分岐部 12 出力側光導波路 14 第1装荷電極 16 第2装荷電極 18 遅延光導波路 24,26,38 制御電極 34 リング型光導波路 2 Input Side Optical Waveguide 4 First Branching Section 6 First Branching Waveguide 8 Second Branching Waveguide 10 Second Branching Section 12 Output Side Optical Waveguide 14 First Loading Electrode 16 Second Loading Electrode 18 Delaying Optical Waveguide 24, 26, 38 control electrode 34 ring type optical waveguide

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力側光導波路(2) と、 該入力側光導波路を伝搬してきた光を2分岐する第1分
岐部(4) と、 該分岐部で分岐した光をそれぞれ伝搬させる第1分岐導
波路(6) 及び第2分岐導波路(8) と、 該第1及び第2分岐導波路を伝搬してきた光を合流させ
る第2分岐部(10)と、 該第2分岐部で合流した光を伝搬させる出力側光導波路
(12)と、 上記第1及び第2分岐導波路(6,8) にそれぞれ装荷され
た第1装荷電極(14)及び第2装荷電極(16)と、 上記第1及び第2分岐導波路(6,8) の少なくとも一方に
並設されその長手方向の2箇所で当該分岐導波路(6) に
方向性結合される遅延光導波路(18)と、 これらの方向性結合部における結合比を制御するための
制御電極(24,26) とを備えたことを特徴とする光変調
器。
1. An input side optical waveguide (2), a first branching section (4) for branching light propagating through the input side optical waveguide into two, and a first branching section for propagating light branched at the branching section, respectively. The branch waveguide (6) and the second branch waveguide (8), the second branch section (10) for joining the lights propagating through the first and second branch waveguides, and the second branch section Output side optical waveguide that propagates the generated light
(12), a first loading electrode (14) and a second loading electrode (16) loaded on the first and second branch waveguides (6, 8), respectively, and the first and second branch waveguides. The delay optical waveguide (18), which is provided in parallel with at least one of (6, 8) and is directionally coupled to the branching waveguide (6) at two locations in the longitudinal direction, and the coupling ratio in these directional coupling portions are An optical modulator comprising: a control electrode (24, 26) for controlling.
【請求項2】 入力側光導波路(2) と、 該入力側光導波路を伝搬してきた光を2分岐する第1分
岐部(4) と、 該分岐部で分岐した光をそれぞれ伝搬させる第1分岐導
波路(6) 及び第2分岐導波路(8) と、 該第1及び第2分岐導波路を伝搬してきた光を合流させ
る第2分岐部(10)と、 該第2分岐部で合流した光を伝搬させる出力側光導波路
(12)と、 上記第1及び第2分岐導波路(6,8) にそれぞれ装荷され
た第1装荷電極(14)及び第2装荷電極(16)と、 上記第1及び第2分岐導波路(6,8) の少なくとも一方に
方向性結合されるリング型光導波路(34)と、 この方向性結合部における結合比を制御するための制御
電極(38)とを備えたことを特徴とする光変調器。
2. An input side optical waveguide (2), a first branching section (4) for branching light propagating through the input side optical waveguide into two, and a first branching section for propagating the light branched at the branching section, respectively. The branch waveguide (6) and the second branch waveguide (8), the second branch section (10) for joining the lights propagating through the first and second branch waveguides, and the second branch section Output side optical waveguide that propagates the generated light
(12), a first loading electrode (14) and a second loading electrode (16) loaded on the first and second branch waveguides (6, 8), respectively, and the first and second branch waveguides. A ring type optical waveguide (34) directionally coupled to at least one of (6, 8), and a control electrode (38) for controlling the coupling ratio in this directional coupling portion. Light modulator.
【請求項3】 特定の波長の光に対して、入力変調信号
の論理レベルがロー及びハイのいずれか一方のときに、
上記方向性結合部における結合比が100%となり且つ
上記第1及び第2分岐導波路(6,8) から上記第2分岐部
(10)にそれぞれ入射する光の電界が逆相になり、入力変
調信号の論理レベルがロー及びハイのいずれか他方のと
きに、上記方向性結合部における結合比が0%となり且
つ上記第1及び第2分岐導波路(6,8) から上記第2分岐
部(10)にそれぞれ入射する光の電界が同相になるよう
に、上記遅延光導波路(18)又はリング型光導波路(34)の
光路長が設定され上記第1及び第2装荷電極並びに制御
電極に与える電圧が制御されることを特徴とする請求項
1又は2に記載の光変調器。
3. When the logic level of the input modulation signal is either low or high for light of a specific wavelength,
The coupling ratio in the directional coupling section is 100%, and the first and second branch waveguides (6, 8) are connected to the second branch section.
When the electric fields of the lights respectively incident on (10) have opposite phases and the logic level of the input modulation signal is either low or high, the coupling ratio in the directional coupling section becomes 0% and the first And the delay optical waveguide (18) or the ring type optical waveguide (34) so that the electric fields of the lights respectively incident from the second branch waveguide (6, 8) to the second branch section (10) are in phase. 3. The optical modulator according to claim 1, wherein the optical path length is set and the voltages applied to the first and second loading electrodes and the control electrode are controlled.
【請求項4】 特定の波長の光に対して、入力変調信号
の論理レベルがロー及びハイのいずれか一方のときに、
上記方向性結合部における結合比が100%となり且つ
上記第1及び第2分岐導波路(6,8) から上記第2分岐部
(10)にそれぞれ入射する光の電界が同相になり、入力変
調信号の論理レベルがロー及びハイのいずれか他方のと
きに、上記方向性結合部における結合比が0%となり且
つ上記第1及び第2分岐導波路(6,8) から上記第2分岐
部(10)にそれぞれ入射する光の電界が逆相になるよう
に、上記遅延光導波路(18)又はリング型光導波路(34)の
光路長が設定され上記第1及び第2装荷電極並びに制御
電極に与える電圧が制御されることを特徴とする請求項
1又は2に記載の光変調器。
4. When the logical level of the input modulation signal is either low or high for light of a specific wavelength,
The coupling ratio in the directional coupling section is 100%, and the first and second branch waveguides (6, 8) are connected to the second branch section.
When the electric fields of the lights respectively incident on (10) are in phase and the logical level of the input modulation signal is either low or high, the coupling ratio in the directional coupling section becomes 0% and the first and Of the delay optical waveguide (18) or the ring type optical waveguide (34) so that the electric fields of the lights respectively incident from the second branch waveguides (6, 8) to the second branch section (10) have opposite phases. 3. The optical modulator according to claim 1, wherein the optical path length is set and the voltages applied to the first and second loading electrodes and the control electrode are controlled.
【請求項5】 上記特定の波長は2以上あり、その数に
応じて上記遅延光導波路(18)又はリング型光導波路(34)
が複数設けられていることを特徴とする請求項3又は4
に記載の光変調器。
5. The specific wavelength is two or more, and the delay optical waveguide (18) or the ring type optical waveguide (34) is selected depending on the number thereof.
A plurality of the above are provided.
The optical modulator according to.
【請求項6】 上記第1及び第2分岐導波路(6,8) にお
ける位相変調効率が低い偏光モードに対しては、上記方
向性結合部における結合比が100%となり、上記位相
変調効率が高い偏光モードに対しては、上記結合比が0
%となるように、上記制御電極に与える電圧が制御さ
れ、 上記第1及び第2分岐導波路(6,8) のうち上記遅延光導
波路(18)又はリング型光導波路(34)に方向性結合されて
いる方の分岐導波路(6) から上記第2分岐部(10)に入射
する上記両偏光モードの電界が同相になるように上記遅
延光導波路(18)又はリング型光導波路(34)の光路長が設
定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の
光変調器。
6. For the polarization mode with low phase modulation efficiency in the first and second branch waveguides (6, 8), the coupling ratio in the directional coupling section is 100%, and the phase modulation efficiency is For higher polarization modes, the coupling ratio is 0
%, The voltage applied to the control electrode is controlled so that the delay optical waveguide (18) or the ring optical waveguide (34) of the first and second branch waveguides (6, 8) has a directivity. The delay optical waveguide (18) or the ring type optical waveguide (34) so that the electric fields of both polarization modes incident on the second branch portion (10) from the coupled branch waveguide (6) have the same phase. 3. The optical modulator according to claim 1 or 2, wherein the optical path length of (1) is set.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007178550A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Nec Corp Optical functional element, its driving method and its manufacturing method
JP2009541813A (en) * 2006-06-30 2009-11-26 アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド Light modulator
JP2014191087A (en) * 2013-03-26 2014-10-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical phase modulator

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