JPH05257102A - 光位相変調回路 - Google Patents
光位相変調回路Info
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- 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
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- G02F1/0305—Constructional arrangements
- G02F1/0322—Arrangements comprising two or more independently controlled crystals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 位相変調器の変調帯域を低減させることなし
に、駆動電圧を低減することを可能にし、もしくは位相
変調器の駆動電圧を増大させることなしに、変調帯域を
増大させることを可能にし、伝送速度の増大を図ること
ができる位相変調回路を提供することにある。 【構成】 信号源１と、信号源１から出力された信号を
Ｎ個に分岐する手段２と、前記分岐手段２の出力信号を
増幅するＮ個の増幅器12, 13, 14, 15と、該増幅器の各
出力信号を入力すべきタンデムに光結合されたＮ個の光
位相変調器４，５，６，７と、前記分岐手段２とＮ個の
光位相変調器４，５，６，７をそれぞれ結合するＮ個の
可変遅延線路８，９，10, 11を備えた光位相変調回路で
ある。
に、駆動電圧を低減することを可能にし、もしくは位相
変調器の駆動電圧を増大させることなしに、変調帯域を
増大させることを可能にし、伝送速度の増大を図ること
ができる位相変調回路を提供することにある。 【構成】 信号源１と、信号源１から出力された信号を
Ｎ個に分岐する手段２と、前記分岐手段２の出力信号を
増幅するＮ個の増幅器12, 13, 14, 15と、該増幅器の各
出力信号を入力すべきタンデムに光結合されたＮ個の光
位相変調器４，５，６，７と、前記分岐手段２とＮ個の
光位相変調器４，５，６，７をそれぞれ結合するＮ個の
可変遅延線路８，９，10, 11を備えた光位相変調回路で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光通信等に
用いられる光位相変調回路に関するものである。
用いられる光位相変調回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コヒーレント光通信に用いられる変調方
式として位相変調方式がある。これは信号に応じて光信
号の位相を変化させる変調方式である。高速光伝送に用
いられる位相変調器には大きく分けて二つのタイプがあ
る。すなわち、一つは LiNbO3等の強誘電体結晶を材料
とした位相変調器であって、電界を印加した際に生じる
１次の電気光学効果による屈折率の変化を利用して位相
変調を行うものである。他の一つは電界吸収型変調器と
呼ばれる変調器で、例えばｐｎ接合された半導体に逆バ
イアス電圧を印加した際に、吸収係数の変化に伴って屈
折率が変化することを利用して位相変調を行うものであ
る。現在までに前者の変調器としては、変調帯域10GHz
、駆動電圧５Ｖ程度のものがあり、後者の変調器とし
ては、変調帯域20GHz 、駆動電圧３Ｖ程度のものが実現
されている。高速位相変調を行う場合に伝送速度を制限
する要因は、位相変調器の変調帯域と変調器を駆動する
駆動回路の帯域である。
式として位相変調方式がある。これは信号に応じて光信
号の位相を変化させる変調方式である。高速光伝送に用
いられる位相変調器には大きく分けて二つのタイプがあ
る。すなわち、一つは LiNbO3等の強誘電体結晶を材料
とした位相変調器であって、電界を印加した際に生じる
１次の電気光学効果による屈折率の変化を利用して位相
変調を行うものである。他の一つは電界吸収型変調器と
呼ばれる変調器で、例えばｐｎ接合された半導体に逆バ
イアス電圧を印加した際に、吸収係数の変化に伴って屈
折率が変化することを利用して位相変調を行うものであ
る。現在までに前者の変調器としては、変調帯域10GHz
、駆動電圧５Ｖ程度のものがあり、後者の変調器とし
ては、変調帯域20GHz 、駆動電圧３Ｖ程度のものが実現
されている。高速位相変調を行う場合に伝送速度を制限
する要因は、位相変調器の変調帯域と変調器を駆動する
駆動回路の帯域である。
【０００３】位相変調器の変調帯域を制限する要因につ
いては、次のものが挙げられる。１次の電気光学効果を
利用する位相変調器の場合、屈折率は比較的小さいこと
から、所要の位相変動量を得るためには、変調器の素子
長を通常、数mmから数cmの長さにする。ところが、信号
であるマイクロ波が変調器の素子に取り付けられた電極
を伝搬する速度と、光信号の素子に設けられた導波路を
伝搬する速度が異なるので、信号の電界が素子中で光信
号に有効に作用せず、一般に変調帯域が制限されてしま
う。そこで電気信号と光信号の伝搬方向を一致させた進
行波型の電極構造とし、マイクロ波と光の素子内での伝
送速度を一致させることにより、変調周波数帯域の拡大
を図ることができる。図３に進行波型電極を採用したLi
NbO3位相変調器の一例を示す。
いては、次のものが挙げられる。１次の電気光学効果を
利用する位相変調器の場合、屈折率は比較的小さいこと
から、所要の位相変動量を得るためには、変調器の素子
長を通常、数mmから数cmの長さにする。ところが、信号
であるマイクロ波が変調器の素子に取り付けられた電極
を伝搬する速度と、光信号の素子に設けられた導波路を
伝搬する速度が異なるので、信号の電界が素子中で光信
号に有効に作用せず、一般に変調帯域が制限されてしま
う。そこで電気信号と光信号の伝搬方向を一致させた進
行波型の電極構造とし、マイクロ波と光の素子内での伝
送速度を一致させることにより、変調周波数帯域の拡大
を図ることができる。図３に進行波型電極を採用したLi
NbO3位相変調器の一例を示す。
【０００４】他の一つの半導体電界吸収型の変調器にお
いては、屈折率変化は比較的大きく、通常、進行波型の
電極構造は用いられない。このタイプの変調器の変調帯
域は、素子の抵抗と容量で決まる時定数で制限され、素
子の寄生容量の低減、ピーキング等によって変調帯域の
拡大が図られる。
いては、屈折率変化は比較的大きく、通常、進行波型の
電極構造は用いられない。このタイプの変調器の変調帯
域は、素子の抵抗と容量で決まる時定数で制限され、素
子の寄生容量の低減、ピーキング等によって変調帯域の
拡大が図られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】高速位相変調を実現す
るには、(1) 光位相変調器の変調帯域の拡大、(2) 光位
相変調器駆動回路の帯域拡大が必要となる。変調器を駆
動する電気回路は、一般に信号出力の増大とともに帯域
は減少するという傾向があるので、位相変調器には低駆
動電圧、広帯域動作が望まれる。
るには、(1) 光位相変調器の変調帯域の拡大、(2) 光位
相変調器駆動回路の帯域拡大が必要となる。変調器を駆
動する電気回路は、一般に信号出力の増大とともに帯域
は減少するという傾向があるので、位相変調器には低駆
動電圧、広帯域動作が望まれる。
【０００６】位相変調器を透過した光信号の位相変動量
は次式で表わされる。
は次式で表わされる。
【数１】Δφ＝２πΔｎＬ／λ (1) Δφは位相変化量、Δｎは実効的な屈折率の変化量、Ｌ
は変調器の素子長、λは光信号の波長である。デジタル
位相変調では、通常、位相変化量はπとする必要がある
が、変調器の駆動電圧を下げるためには、変調器の素子
長を長くして単位信号電圧変化あたりの位相変化量を大
きくしなければならない。ところが変調器の素子長を長
くすると、 LiNbO3 のタイプの変調器の場合、電気信号
と光信号の位相整合が実現しにくくなることから、変調
周波数帯域が減少する。一方、電界吸収型変調器の場
合、素子長に比例して素子の寄生容量も増大するので、
変調帯域は同じく減少する。すなわち、位相変調器の変
調帯域拡大と駆動電圧低減は、トレードオフの関係にあ
ると言える。
は変調器の素子長、λは光信号の波長である。デジタル
位相変調では、通常、位相変化量はπとする必要がある
が、変調器の駆動電圧を下げるためには、変調器の素子
長を長くして単位信号電圧変化あたりの位相変化量を大
きくしなければならない。ところが変調器の素子長を長
くすると、 LiNbO3 のタイプの変調器の場合、電気信号
と光信号の位相整合が実現しにくくなることから、変調
周波数帯域が減少する。一方、電界吸収型変調器の場
合、素子長に比例して素子の寄生容量も増大するので、
変調帯域は同じく減少する。すなわち、位相変調器の変
調帯域拡大と駆動電圧低減は、トレードオフの関係にあ
ると言える。
【０００７】本発明は前述の従来の技術に鑑みなされた
ものであり、位相変調器の変調帯域を低減させることな
しに、駆動電圧を低減することを可能にし、もしくは位
相変調器の駆動電圧を増大させることなしに、変調帯域
を増大させることを可能にし、伝送速度の増大を図るこ
とができる位相変調回路を提供するもことを目的とす
る。
ものであり、位相変調器の変調帯域を低減させることな
しに、駆動電圧を低減することを可能にし、もしくは位
相変調器の駆動電圧を増大させることなしに、変調帯域
を増大させることを可能にし、伝送速度の増大を図るこ
とができる位相変調回路を提供するもことを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、信
号源と、信号源から出力された信号をＮ個に分岐する手
段と、前記分岐手段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器
と、増幅器の出力信号を入力すべきＮ個のタンデムに光
結合された光位相変調器と、前記分岐手段とＮ個の位相
変調器をそれぞれ結合するＮ個の可変遅延線路を備え
る。
号源と、信号源から出力された信号をＮ個に分岐する手
段と、前記分岐手段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器
と、増幅器の出力信号を入力すべきＮ個のタンデムに光
結合された光位相変調器と、前記分岐手段とＮ個の位相
変調器をそれぞれ結合するＮ個の可変遅延線路を備え
る。
【０００９】請求項２の発明では、信号源と、信号源か
ら出力された信号をＮ個に分岐する手段と、前記分岐手
段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器と、増幅器の出力
信号を入力すべきＮ個のタンデムに接合された光位相変
調器と、前記分岐手段とＮ個の光位相変調器をそれぞれ
結合するＮ個の可変遅延線路を備える。
ら出力された信号をＮ個に分岐する手段と、前記分岐手
段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器と、増幅器の出力
信号を入力すべきＮ個のタンデムに接合された光位相変
調器と、前記分岐手段とＮ個の光位相変調器をそれぞれ
結合するＮ個の可変遅延線路を備える。
【００１０】請求項３の発明では、信号源と、信号源か
ら出力された信号をＮ個に分岐する回路と、前記分岐手
段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器と、増幅器の出力
信号を入力すべき電極を導波方向にＮ個に分割した光位
相変調器と、前記分岐手段とＮ個の光位相変調器をそれ
ぞれ結合するＮ個の可変遅延線路を備える。
ら出力された信号をＮ個に分岐する回路と、前記分岐手
段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器と、増幅器の出力
信号を入力すべき電極を導波方向にＮ個に分割した光位
相変調器と、前記分岐手段とＮ個の光位相変調器をそれ
ぞれ結合するＮ個の可変遅延線路を備える。
【００１１】
【作用】本発明によれば、位相変調に必要な位相変化を
１個の光位相変調器ではなく、タンデムに光結合された
複数の光位相変調器で実現することによって、光位相変
調器に印加すべき駆動電圧の低減および光位相変調器の
変調帯域の拡大を図ることができ、伝送速度を増大させ
ることが可能となる。
１個の光位相変調器ではなく、タンデムに光結合された
複数の光位相変調器で実現することによって、光位相変
調器に印加すべき駆動電圧の低減および光位相変調器の
変調帯域の拡大を図ることができ、伝送速度を増大させ
ることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の構成図である。
信号源１から出力された電気信号は、分岐手段２によっ
てＮ個の電気信号に分岐される。分岐されたＮ個の電気
信号は、Ｎ個の可変遅延線路８，９，10, 11によって、
それぞれＮ個の光位相変調器４，５，６，７に入力され
る。信号源１から発せられた無変調の光信号は、Ｎ個の
タンデムに結合された光位相変調器４，５，６，７を透
過する際に、それぞれの光位相変調器によって順次、位
相変調される。このときトータルの位相変化が所要の位
相変動量となるようになっている。この方式では、光伝
送路による伝搬遅延を生じることから、その遅延を分岐
回路と光位相変調器を結合する遅延線路で補償する必要
がある。
に説明する。図１は本発明の一実施例の構成図である。
信号源１から出力された電気信号は、分岐手段２によっ
てＮ個の電気信号に分岐される。分岐されたＮ個の電気
信号は、Ｎ個の可変遅延線路８，９，10, 11によって、
それぞれＮ個の光位相変調器４，５，６，７に入力され
る。信号源１から発せられた無変調の光信号は、Ｎ個の
タンデムに結合された光位相変調器４，５，６，７を透
過する際に、それぞれの光位相変調器によって順次、位
相変調される。このときトータルの位相変化が所要の位
相変動量となるようになっている。この方式では、光伝
送路による伝搬遅延を生じることから、その遅延を分岐
回路と光位相変調器を結合する遅延線路で補償する必要
がある。
【００１３】今、図６に示すように、長さＬ1 、実効屈
折率ｎ1 の光位相変調器および長さＬ2 、実効屈折率ｎ
2 の伝送路によって構成されるＮ個のタンデムな位相変
調器によって変調を行う場合、ｍ番目の変調器に加える
信号の遅延ΔＬm は、次式のように設定すればよい。
折率ｎ1 の光位相変調器および長さＬ2 、実効屈折率ｎ
2 の伝送路によって構成されるＮ個のタンデムな位相変
調器によって変調を行う場合、ｍ番目の変調器に加える
信号の遅延ΔＬm は、次式のように設定すればよい。
【数２】 ΔＬm ＝ (ｍ−１)(ｎ1 Ｌ1 ＋ｎ2 Ｌ2 ) ／ｎ3 (2) ただし、ｎ3 は電気信号線路の屈折率である。このとき
ｍ番目の変調器に加える電気信号には、それぞれ次式で
示されるΔＴm時間の遅延が与えられたことになる。
ｍ番目の変調器に加える電気信号には、それぞれ次式で
示されるΔＴm時間の遅延が与えられたことになる。
【数３】 ただし、ｃは真空中の光速である。
【００１４】図７は、図６に示す本発明の実施例におい
て、光位相変調器ａ，ｂ，ｃに加える信号のタイムチャ
ートである。また、信号を分岐した後、信号の強度は弱
くなるので、本発明の他の実施例では、図２に示すよう
に、変調器に信号を印加する前に、増幅器によって増幅
している。
て、光位相変調器ａ，ｂ，ｃに加える信号のタイムチャ
ートである。また、信号を分岐した後、信号の強度は弱
くなるので、本発明の他の実施例では、図２に示すよう
に、変調器に信号を印加する前に、増幅器によって増幅
している。
【００１５】前記実施例に示すように、複数の変調器を
タンデムに結合することによって、個々の光位相変調器
に加えるべき駆動電圧を低減できることから、増幅器を
含めた駆動回路の広帯域化を図ることができ、伝送速度
を増大させることが可能となる。一方、駆動回路の帯域
と比較して変調器の帯域が狭い場合には、一つの光位相
変調器によって変調を行う代わりに、複数の素子長の短
い変調器を用いることによって、変調器の変調帯域の拡
大を図ることができ、伝送速度を増大させることが可能
である。
タンデムに結合することによって、個々の光位相変調器
に加えるべき駆動電圧を低減できることから、増幅器を
含めた駆動回路の広帯域化を図ることができ、伝送速度
を増大させることが可能となる。一方、駆動回路の帯域
と比較して変調器の帯域が狭い場合には、一つの光位相
変調器によって変調を行う代わりに、複数の素子長の短
い変調器を用いることによって、変調器の変調帯域の拡
大を図ることができ、伝送速度を増大させることが可能
である。
【００１６】前記実施例では、複数の変調器をタンデム
に結合する方式を示したが、複数の変調器をタンデムに
接合してもよい。また図４に示すように、進行波型電極
を用いる変調器の場合には、長い素子の電極を分割し、
複数の信号を入力することによって、同様の効果を得る
ことができる。一方、電界吸収型変調器の場合にも、図
５に示すように、電極を分割し、各々に信号を入力する
ことによって、同様の効果を期待できる。
に結合する方式を示したが、複数の変調器をタンデムに
接合してもよい。また図４に示すように、進行波型電極
を用いる変調器の場合には、長い素子の電極を分割し、
複数の信号を入力することによって、同様の効果を得る
ことができる。一方、電界吸収型変調器の場合にも、図
５に示すように、電極を分割し、各々に信号を入力する
ことによって、同様の効果を期待できる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、光位相変調を一つの変調器ではなく、タンデムに光
結合された複数の変調器で実現することにより、請求項
２の発明では、位相変調を一つの変調器ではなく、タン
デムに接合された複数の変調器で実現することにより、
また請求項３の発明では、位相変調に電極を導波方向に
分割した変調器で実現することにより、駆動電圧の低
減、伝送速度の増大を図ることが可能となる。
は、光位相変調を一つの変調器ではなく、タンデムに光
結合された複数の変調器で実現することにより、請求項
２の発明では、位相変調を一つの変調器ではなく、タン
デムに接合された複数の変調器で実現することにより、
また請求項３の発明では、位相変調に電極を導波方向に
分割した変調器で実現することにより、駆動電圧の低
減、伝送速度の増大を図ることが可能となる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の他の実施例の構成図である。
【図３】進行波型電極のLiNbO3位相変調器を示す斜視図
である。
である。
【図４】進行波型電極のLiNbO3変調器に本発明を適用し
た場合の構成を示す斜視図である。
た場合の構成を示す斜視図である。
【図５】半導体電界吸収型変調器に本発明を適用した場
合の構成図である。
合の構成図である。
【図６】遅延線路に設定すべき遅延を説明するための図
である。
である。
【図７】各変調器に印加する信号のタイムチャートを示
すグラフである。
すグラフである。
１ 信号源 ２ 分岐回路 ３ 光源 ４，５，６，７ 位相変調器 ８，９，10, 11 可変遅延線路 12, 13, 14, 15 増幅器 16 LiNbO3位相変調器 17 電極 18 導波路 19 信号源 20 終端抵抗器 21 遅延線路 22 半導体電界吸収型変調器 23 光伝送路 24 位相変調器
Claims (3)
- 【請求項１】 信号源と、 信号源から出力された信号をＮ個に分岐する手段と、 前記分岐手段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器と、 増幅器の出力信号を入力すべきタンデムに光結合された
Ｎ個の光位相変調器と、 前記分岐手段とＮ個の光位相変調器をそれぞれ結合する
Ｎ個の可変遅延線路を備えたことを特徴とする光位相変
調回路。 - 【請求項２】 信号源と、 信号源から出力された信号をＮ個に分岐する手段と、 前記分岐手段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器と、 増幅器の出力信号を入力すべきタンデムに接合されたＮ
個の光位相変調器と、 前記分岐手段とＮ個の光位相変調器をそれぞれ結合する
Ｎ個の可変遅延線路を備えたことを特徴とする光位相変
調回路。 - 【請求項３】 信号源と、 信号源から出力された信号をＮ個に分岐する手段と、 前記分岐手段の出力信号を増幅するＮ個の増幅器と、 増幅器の出力信号を入力すべき電極を導波方向にＮ個に
分割した光位相変調器と、 前記分岐手段とＮ個の光位相変調器をそれぞれ結合する
Ｎ個の可変遅延線路を備えたことを特徴とする光位相変
調回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5826992A JPH05257102A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 光位相変調回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5826992A JPH05257102A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 光位相変調回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05257102A true JPH05257102A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13079463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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