JPH06289342A - Optical phase modulator - Google Patents

Optical phase modulator

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JPH06289342A
JPH06289342A JP7478493A JP7478493A JPH06289342A JP H06289342 A JPH06289342 A JP H06289342A JP 7478493 A JP7478493 A JP 7478493A JP 7478493 A JP7478493 A JP 7478493A JP H06289342 A JPH06289342 A JP H06289342A
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JP
Japan
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phase
output light
coupler
variable
optical
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Application number
JP7478493A
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Japanese (ja)
Inventor
Tazuko Tomioka
多寿子 富岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH06289342A publication Critical patent/JPH06289342A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the external optical phase modulator which has infinite controllability matching homodyne local oscillation optical phase control. CONSTITUTION:The optical phase modulator is equipped with a variable branch ratio type coupler 30 which branches input light into 1st output light and 2nd output light, a 1st phase modulating element which is arranged in the optical path of the 1st output light and has a >=180 deg. phase variation range, a 2nd phase modulating element which is arranged in the optical path of the 2nd output light and has a >=180 deg. phase variation range, a phase corrector 5 which is arranged in the optical path of the 1st or 2nd output light and corrects a phase difference generated by the variable branch ratio type coupler 30, and a 3dB coupler 7 which couples the 1st output light and 2nd output light inputted through the 1st phase modulating element, 2nd phase modulating element, or phase corrector 5.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光通信のホ
モダイン方式に使用する局発光位相制御に適した無限制
御性を持つ外部光位相変調器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an external optical phase modulator having infinite controllability suitable for local oscillation phase control used in the homodyne system of coherent optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、コヒーレント光通信にはヘテロダ
インとホモダインの2種類の検波方法のいずれかが採用
される。この内、ヘテロダインによる検波方法は光周波
数をいったんマイクロ波中間周波数におとして、さらに
復調器で復調してベースバンド信号を得る。一方、ホモ
ダインは光周波数から直接ベースバンド信号を得る。
2. Description of the Related Art Usually, one of two types of detection methods, heterodyne and homodyne, is adopted for coherent optical communication. Among them, in the detection method by heterodyne, the optical frequency is once set to the microwave intermediate frequency and then demodulated by a demodulator to obtain a baseband signal. Homodyne, on the other hand, obtains the baseband signal directly from the optical frequency.

【0003】また、受信側では送られてきた信号光と受
信器内部にある局発光源用レーザから発せられる局発光
を混合し、干渉させて受信する。一方、ホモダインでは
このとき、ベースバンド信号を直接復調できるように信
号光と局発光の光周波数と位相が一致している必要があ
る。このためホモダインでは通常、局発光の光周波数と
位相を信号光に合わせる制御を行う。これまでは、通
常、受信信号から位相誤差信号を検出し、局発光源の半
導体レーザ(LD)の注入電流にフィードバックする方
法が取られてきた。
On the receiving side, the signal light sent is mixed with the local oscillation light emitted from the laser for the local oscillation light source inside the receiver, and they are received by interfering with each other. On the other hand, in homodyne, at this time, it is necessary that the signal light and the local light have the same optical frequency and phase so that the baseband signal can be directly demodulated. Therefore, in homodyne, control is usually performed to match the optical frequency and phase of local light with the signal light. Up to now, a method of detecting a phase error signal from a received signal and feeding it back to an injection current of a semiconductor laser (LD) as a local light source has been usually used.

【0004】しかし、ホモダインでは非常に細いレーザ
線幅が要求される。このため、通常の半導体レーザでは
なく固体レーザや外部共振器型半導体レーザを使用する
ことがある。固体レーザでは上述のような注入電流を変
える方法を適用することは出来ない。また、外部共振器
型半導体レーザでは注入電流を変えて制御することは可
能だが、僅かな位相変調のために注入電流を大きく変え
る必要がある。その結果、生ずるパワー変動が受信感度
に悪影響を及ぼす可能性があり、外部位相変調器を使用
したほうが効率良く制御が行える。また、特願平04−
023732「光受信器」に記載されるような構成でホ
モダインで偏波ダイバーシティを行うためには外部変調
器が必要となることもある。
However, homodyne requires a very narrow laser line width. Therefore, a solid-state laser or an external cavity type semiconductor laser may be used instead of a normal semiconductor laser. In the solid-state laser, the method of changing the injection current as described above cannot be applied. Further, in the external cavity type semiconductor laser, it is possible to control by changing the injection current, but it is necessary to change the injection current largely for slight phase modulation. As a result, the generated power fluctuation may adversely affect the reception sensitivity, and the use of an external phase modulator allows more efficient control. In addition, Japanese Patent Application No. 04-
An external modulator may be required to perform polarization diversity with homodyne in the configuration described in “Optical receiver”.

【0005】外部変調器で無限位相変調が可能なもの
は、光周波数変調器、光SSB変調器などの形でいくつ
か報告されている。例えば図16に示す、Noe,et al.の
報告(Electronics Letters Vol.24 No.21 p1348)では
1/2波長板の機能をもつ光ICを使用して無限位相変
調を実現している。すなわち、光ファイバ101から入
力される入力光を、偏波コントローラ103を介して1
/2波長素子105に入力して、さらに偏波コントロー
ラ103を介して光ファイバ101に出力するものであ
る。
Some external modulators capable of infinite phase modulation have been reported in the form of optical frequency modulators, optical SSB modulators, and the like. For example, in Noe, et al.'S report (Electronics Letters Vol.24 No.21 p1348) shown in FIG. 16, infinite phase modulation is realized by using an optical IC having a function of a half-wave plate. That is, the input light input from the optical fiber 101
It is input to the / 2 wavelength element 105 and further output to the optical fiber 101 via the polarization controller 103.

【0006】この構成では位相変調器への入力光の偏波
が完全な円偏波でなければならないが、光ICの光導波
路に完全な円偏波を入力するのは導波路の構造の非対称
性から困難である。入力光が完全な円偏波ではないと出
力光の偏波が位相の変調量によって変化してしまう。コ
ヒーレント光通信では局発光の偏波変動は受信感度の深
刻な劣化を引き起こすため1/2波長板を使用した構成
は適さない。
In this configuration, the polarization of the input light to the phase modulator must be a perfect circular polarization, but the perfect circular polarization is input to the optical waveguide of the optical IC because of the asymmetric structure of the waveguide. Difficult due to sex. If the input light is not a perfect circular polarization, the polarization of the output light will change depending on the phase modulation amount. In the coherent optical communication, the polarization variation of the local oscillation light causes a serious deterioration of the reception sensitivity, and thus the configuration using the 1/2 wavelength plate is not suitable.

【0007】また、Izutsu,et al. の報告(IEEE J.Qua
ntum Electron. Vol.QE-17 No.11 p2255)では、図17
に示す構成でSSB変調を行っている。この場合には、
Y分岐型3dBカップラ15に入力された入力光を分岐
し、さらにY分岐型3dBカップラ15で4つに分岐し
ている。このとき一方の側のY分岐型3dBカップラ1
5の前方にはπ/2位相器21が配設され、また分岐さ
れた4つの導波路にはそれぞれ位相変調素子109が設
けられ、内、2つにはπ位相器107が設けられてい
る。これら4つの導波路を伝送される入力光は2段の3
dBカップラ7で1つに合波され出力される。
In addition, Izutsu, et al.'S report (IEEE J.Qua
ntum Electron. Vol.QE-17 No.11 p2255)
SSB modulation is performed with the configuration shown in FIG. In this case,
The input light input to the Y-branch type 3 dB coupler 15 is split, and further split into four by the Y-branch type 3 dB coupler 15. At this time, the Y-branch type 3 dB coupler 1 on one side
5, a π / 2 phase shifter 21 is provided, and four branched waveguides are provided with phase modulators 109, respectively, of which two π phase shifters 107 are provided. . The input light transmitted through these four waveguides has two stages of 3
The dB coupler 7 combines them into one and outputs it.

【0008】この構成を位相変調器として使用すると、
△φの位相変調後の結合部分、すなわち3dBカップラ
7で3dB、それに続く結合部分、すなわち3dBカッ
プラ7で3dB、合計、本質的に6dBの損失がある。
光IC内部の損失や結合系の損失を含めると10dB近
くの非常に大きな損失となる。
When this structure is used as a phase modulator,
There is a loss of 6 dB after the phase modulation of Δφ, that is, 3 dB in the 3 dB coupler 7, and 3 dB in the subsequent coupling portion, that is, the 3 dB coupler 7, a total of essentially 6 dB.
If the loss inside the optical IC and the loss of the coupling system are included, the loss becomes very large near 10 dB.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の外部無限位相変調器は、出力偏波が変動する、損失が
大きい等、ホモダインの局発光位相制御に適した性能を
持っていなかった。
As described above, the conventional external infinite phase modulator does not have performance suitable for homodyne local oscillation phase control, such as fluctuation of output polarization and large loss. .

【0010】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、ホモダインの局発光位相制御に適した無限制御性を
持つ外部光位相変調器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an external optical phase modulator having infinite controllability suitable for homodyne local oscillation phase control.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願第1の発明は、第1および第2の出力を有する分岐
比可変型カップラと、それぞれの光路内に配置された1
80度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、2つ
の光路のいずれか一方に配置され、分岐比可変カップラ
によって生じた位相差を補正するための位相補正器と、
2つの出力を結合する3dBカップラを有することを要
旨とする。
In order to achieve the above object, the first invention of the present application relates to a variable branching ratio coupler having first and second outputs and a coupler disposed in each optical path.
A phase modulator having a phase variable range of 80 degrees or more, and a phase corrector arranged in either one of the two optical paths for correcting the phase difference caused by the variable branching ratio coupler,
The gist is to have a 3 dB coupler that couples the two outputs.

【0012】また、本願第2の発明は、第1および第2
の出力を有する分岐比可変型カップラと、一方の光路内
に配置された180度以上の位相可変範囲を持つ位相変
調素子と、他方の光路に配置され360度以上の位相可
変範囲を持つ位相変調素子と、2つの出力を結合する3
dBカップラを有することを要旨とする。
The second invention of the present application is the first and second inventions.
A variable branching ratio coupler having an output, a phase modulation element having a phase variable range of 180 degrees or more arranged in one optical path, and a phase modulation having a phase variable range of 360 degrees or more arranged in the other optical path. 3 to connect the element and the two outputs
The gist is to have a dB coupler.

【0013】また、本願第3の発明は、第1および第2
の出力を有するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カ
ップラと、2つの出力の光路のいずれかに配置された1
80度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、2つ
の出力を結合する方向性結合器型3dBカップラを有す
ることを要旨とする。
The third invention of the present application is the first and second inventions.
Mach-Zehnder interferometer type branching ratio variable coupler having an output of 1 and an optical path arranged at either of two output optical paths.
It is a gist to have a phase modulation element having a phase variable range of 80 degrees or more and a directional coupler type 3 dB coupler for coupling two outputs.

【0014】さらに、本願第4の発明は、第1および第
2の出力を有するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変
カップラと、2つの出力の光路のいずれかに配置された
180度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、2
つの出力の光路のいずれかに配置されたπ/2位相器
と、2つの出力を結合するY分岐型3dBカップラを有
することを要旨とする。
Further, a fourth invention of the present application is that a Mach-Zehnder interferometer type variable branching ratio coupler having first and second outputs and a phase of 180 degrees or more arranged in either of the two output optical paths. Phase modulator with variable range and 2
The gist is to have a π / 2 phase shifter arranged in one of the optical paths of two outputs and a Y-branch type 3 dB coupler for coupling the two outputs.

【0015】以上の項目において、その構成要素が、望
ましくは非線形光学物質基板上に光導波路の形態で集積
化され、電気光学効果によって動作することを特徴と
し、さらに、非線形光学物質基板がニオブ酸リチウム基
板であることを特徴とする。あるいは、その構成要素
が、半導体基板上に集積化されていることを特徴とす
る。
In the above items, the constituent elements are preferably integrated on the non-linear optical material substrate in the form of an optical waveguide and operate by the electro-optic effect. Further, the non-linear optical material substrate is made of niobate. It is a lithium substrate. Alternatively, the constituent elements are integrated on a semiconductor substrate.

【0016】[0016]

【作用】本願第1の発明は、分岐比可変型カップラの第
1および第2の出力の光路内に180度以上の位相可変
範囲を持つ位相変調素子がそれぞれ配置され、また2つ
の光路のいずれか一方に位相補正器が配置され、分岐比
可変カップラによって生じた位相差が補正され、さらに
2つの出力が一段の3dBカップラで結合される。
According to the first invention of the present application, a phase modulation element having a phase variable range of 180 degrees or more is arranged in each of the optical paths of the first and second outputs of the variable branching ratio type coupler. A phase corrector is arranged on either side to correct the phase difference caused by the variable branching ratio coupler, and the two outputs are further combined by a single-stage 3 dB coupler.

【0017】本願第2の発明は、分岐比可変型カップラ
の第1および第2の出力の一方の光路内に180度以上
の位相可変範囲を持つ位相変調素子が配置され、また他
方の光路に360度以上の位相可変範囲を持つ位相変調
素子が配置され、さらに2つの出力が一段の3dBカッ
プラで結合される。
In the second invention of the present application, a phase modulation element having a phase variable range of 180 degrees or more is arranged in one optical path of the first and second outputs of the variable branching ratio coupler, and in the other optical path. A phase modulation element having a phase variable range of 360 degrees or more is arranged, and further two outputs are coupled by a single stage 3 dB coupler.

【0018】本願第3の発明は、マッハ・ツェンダ干渉
計型分岐比可変型カップラの第1および第2の出力のい
ずれかの光路内に180度以上の位相可変範囲を持つ位
相変調素子が配置され、さらに2つの出力が一段の方向
性結合器型3dBカップラで結合される。
According to a third aspect of the present invention, a phase modulation element having a phase variable range of 180 degrees or more is arranged in the optical path of either the first output or the second output of the Mach-Zehnder interferometer type variable branching ratio coupler. Further, the two outputs are combined by a single-stage directional coupler type 3 dB coupler.

【0019】本願第4の発明は、マッハ・ツェンダ干渉
計型分岐比可変型カップラの第1および第2の出力のい
ずれかの光路内に180度以上の位相可変範囲を持つ位
相変調素子が配置され、また2つの光路のいずれかにπ
/2位相器が配置され、さらに2つの出力が一段のY分
岐型3dBカップラで結合される。
According to a fourth aspect of the present invention, a phase modulator having a phase variable range of 180 degrees or more is arranged in the optical path of either the first output or the second output of the Mach-Zehnder interferometer type variable branching ratio coupler. And π in either of the two optical paths
A / 2 phase shifter is arranged, and two outputs are combined by a single stage Y-branch type 3 dB coupler.

【0020】[0020]

【実施例】まず、図14に示すブロック図を参照して、
本発明の動作原理を説明する。本発明の原理は、 cos(ωt+φ)=cosωtcosφ−sinωtsinφ (1) という式に基づく。ここで、ω=2πf、f:光の周波
数、φは変調する位相である。まず、入射光cosωt
の光パワーを分岐比可変カップラ1でパワー比cos2
φ:sin2 φ(振幅比|cosφ|:|sinφ|)
に分岐する。このとき第1の出力の光の位相に対する第
2の出力の光の位相は、使用する分岐比可変カップラ1
の種類によって異なっている。したがって、第1の出力
の光の電界は|cosφ|cosωt、第2の出力の光
の電界は|sinφ|cos(ωt+θ)と書くことが
できる。θは第1の出力の光の位相に対する第2の出力
の光の位相の差である。
First, referring to the block diagram shown in FIG.
The operation principle of the present invention will be described. The principle of the present invention is based on the formula: cos (ωt + φ) = cosωtcosφ−sinωtsinφ (1). Here, ω = 2πf, f: frequency of light, and φ is a phase to be modulated. First, the incident light cosωt
Of the optical power of the cos 2
φ: sin 2 φ (amplitude ratio | cosφ |: | sinφ |)
Branch to. At this time, the phase of the light of the second output with respect to the phase of the light of the first output is determined by the branching ratio variable coupler 1 to be used.
Depends on the type. Therefore, the electric field of the first output light can be written as | cosφ | cosωt, and the electric field of the second output light can be written as | sinφ | cos (ωt + θ). θ is the difference between the phase of the light of the first output and the phase of the light of the second output.

【0021】ここで電界振幅の絶対値記号を取り除くよ
うに、それぞれの光路の位相スイッチ3を変調する。す
なわち、第1の出力を例にとると、cosφ>0であれ
ば変調しない、cosφ<0であれば180度の位相変
調をする。この180度の位相変調によってcosωt
はcos(ωt±π)=−cosωtとなり、振幅まで
含めて書くと−|cosφ|cosωt=cosφco
sωtとなる。第2の出力に対しても同様な操作がなさ
れる。
Here, the phase switch 3 of each optical path is modulated so that the absolute value symbol of the electric field amplitude is removed. That is, taking the first output as an example, if cosφ> 0, no modulation is performed, and if cosφ <0, 180 degree phase modulation is performed. This 180 degree phase modulation causes cosωt
Becomes cos (ωt ± π) = − cosωt, and if written including the amplitude, − | cosφ | cosωt = cosφco
sωt. The same operation is performed on the second output.

【0022】さらに、θを補正するためにどちらか一方
に位相補正器5をいれる。θは第1の出力と第2の出力
の相対的な位相差であるので、どちらに位相補正器5を
挿入しても構わない。ここでは、第2の出力の光路内に
位相補正器5を挿入する。
Further, in order to correct θ, the phase corrector 5 is added to either one. Since θ is the relative phase difference between the first output and the second output, the phase corrector 5 may be inserted in either side. Here, the phase corrector 5 is inserted in the optical path of the second output.

【0023】この位相補正器5によって、第2の出力を
sinφcosωtにする。これを3dBカップラ7で
混合すると、3dBカップラ7では対角線方向に出力す
る光の位相が90度ずれるので3dBカップラ7の図1
4上で上側の出力枝では電界
The phase corrector 5 sets the second output to sin φcos ωt. When this is mixed by the 3 dB coupler 7, the phase of the light output in the diagonal direction is shifted by 90 degrees in the 3 dB coupler 7, so the 3 dB coupler 7 shown in FIG.
On the upper output branch above 4

【外1】 光が得られる。[Outer 1] Light is obtained.

【0024】この方法でφ→無限大まで追従するために
は、入力側のカップラの分岐比がsin2 φ、cos2
φと、図15に示すように周期的であることを利用し
て、図の矢印の範囲を折り返して用いれば良い。また、
分岐後に与えられる180度の位相変調は180度間を
スイッチするだけなので無限制御性に関しては問題はな
い。さらに、このスイッチは図15からも解るようにそ
れぞれの光路を通過する光パワーが0のときにスイッチ
するので出力光パワーに不要な変動を与えない。
In order to follow φ → infinity by this method, the branching ratio of the coupler on the input side is sin 2 φ, cos 2
By using φ and the periodicity as shown in FIG. 15, the range of the arrow in the drawing may be folded and used. Also,
Since the 180-degree phase modulation given after branching only switches between 180 degrees, there is no problem with infinite controllability. Further, as can be seen from FIG. 15, this switch switches when the optical power passing through the respective optical paths is 0, so that there is no unnecessary fluctuation in the output optical power.

【0025】この方法を使用する場合、バルク素子で構
成しても良いが、変調効率、光路長誤差などを考えると
導波路構造を取ることが多いと予想される。この場合入
射偏波は直線偏波にほぼ限られる。(より複雑な構成を
取れば任意の入射偏波に対応することもできる。)従来
例で述べた円偏波の場合と異なり、安定な直線偏波を得
ることは偏光子などを用いれば簡単である。また、この
方法で変調による本質的な損失は3dBですむ。
When this method is used, a bulk element may be used, but it is expected that a waveguide structure is often adopted in consideration of modulation efficiency, optical path length error, and the like. In this case, the incident polarization is almost limited to linear polarization. (Any more complicated structure can be used to support arbitrary incident polarized waves.) Unlike the circular polarized waves described in the conventional example, stable linear polarized waves can be obtained easily by using a polarizer. Is. Also, with this method, the essential loss due to modulation is 3 dB.

【0026】次に、本発明に係る一実施例を図面を参照
して説明する。図1は本発明に係る光位相変調器の構成
を示す図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical phase modulator according to the present invention.

【0027】図1に示す光位相変調器は、ニオブ酸リチ
ウム基板上に集積化されている例である。本実施例は、
方向性結合器型分岐比可変カップラ30、2つの光路の
両方に配置された180度位相スイッチ3、位相補正器
5、3dBカップラ7、電圧変換回路11、および変調
位相信号φに対応してこれらを制御するコントローラ9
からなる。また、これらはバルク素子で構成することも
可能だが、分岐してから混合するまでの光路長差を合わ
せることがバルク素子では難しいので、なんらかの形で
集積化されていることが望ましい。
The optical phase modulator shown in FIG. 1 is an example integrated on a lithium niobate substrate. In this example,
Directional coupler type variable branching ratio coupler 30, 180 degree phase switch 3 arranged in both optical paths, phase correctors 5, 3 dB coupler 7, voltage conversion circuit 11, and modulation phase signal φ Controller 9 for controlling
Consists of. Further, although it is possible to configure them with a bulk element, it is difficult for the bulk element to match the optical path length difference from branching to mixing, so it is desirable that they are integrated in some form.

【0028】入力の分岐比可変型カップラ30は方向性
結合器型である。方向性結合器型の印加電圧V2 に対す
る動作は図2(a)に示すようであるので、初めの0点
までで折り返して使用する。変調したい位相差に比例す
る入力信号電圧V1 に対して正弦波状の変化を得るため
には、予め図2(b)のような入出力特性を持つ電圧変
換回路5で入力信号電圧V1 を印加電圧V2 に変換して
おく必要がある。また、図1のような方向性結合器型で
は分岐比0:1から1:0までの可変範囲のものが常に
得られるとは限らないので、それを保証するために図4
に示すような反転△β型のものを使用しても良い。
The input variable branch ratio coupler 30 is a directional coupler type. The operation of the directional coupler type with respect to the applied voltage V 2 is as shown in FIG. To obtain the change of the sine wave is the input signal voltages V 1 proportional to the phase difference to be modulated, an input signal voltages V 1 voltage conversion circuit 5 with the input-output characteristics such as pre FIG 2 (b) It is necessary to convert it to the applied voltage V 2 . Further, in the directional coupler type as shown in FIG. 1, the variable range of the branching ratio from 0: 1 to 1: 0 is not always obtained, and therefore, in order to guarantee that, FIG.
Alternatively, an inverted Δβ type as shown in may be used.

【0029】図1において、出力の3dBカップラ7
が、実際に3dBでない場合には、出力振幅が変動して
しまうので、やはり図3に示すように電極をつけて分岐
比が調整できるようにすると良い。あるいは、図5に示
すように、出力の3dBカップラ7に比較的3dBに近
い特性を得やすいY分岐タイプを使用してもよい。Y分
岐では方向性結合器型3dBカップラのような90度の
位相ずれがないので位相補正器5の動作範囲が方向性結
合器型3dBカップラ7の場合と90度ずれることにな
る。
In FIG. 1, the output 3 dB coupler 7
However, if it is not actually 3 dB, the output amplitude fluctuates, so it is advisable to attach electrodes as shown in FIG. 3 so that the branching ratio can be adjusted. Alternatively, as shown in FIG. 5, a Y-branch type may be used for the output 3 dB coupler 7, which is relatively easy to obtain a characteristic close to 3 dB. In the Y branch, there is no 90 degree phase shift as in the directional coupler type 3 dB coupler, so the operating range of the phase corrector 5 is 90 degree shifted from that of the directional coupler type 3 dB coupler 7.

【0030】位相補正器5については、図6に示すよう
にして、とくに位相補正器5は置かず180度位相スイ
ッチ3の変調電圧を変えることで対応しても良い。
As for the phase corrector 5, as shown in FIG. 6, the phase corrector 5 may be omitted and the modulation voltage of the 180 ° phase switch 3 may be changed.

【0031】入力側に設けられる分岐比可変型カップラ
1は方向性結合器型によらなくとも、少々複雑な構成に
なるが図7に示すようなマッハ・ツェンダ型のものを使
用しても良い。マッハ・ツェンダ型では印加電圧に対し
て分岐比が正弦波状に変化するので、方向性結合器型の
場合のような入力特性変換回路は必要無い。また、高い
印加電圧まで許せば、折り返し点が図8に示すπ/2だ
けでなくπ/2の整数倍の内のどれかで良い。
The variable branching ratio type coupler 1 provided on the input side has a slightly complicated structure without depending on the directional coupler type, but a Mach-Zehnder type coupler as shown in FIG. 7 may be used. . In the Mach-Zehnder type, the branching ratio changes sinusoidally with respect to the applied voltage, so that an input characteristic conversion circuit, unlike the case of the directional coupler type, is not necessary. Further, if a high applied voltage is allowed, the turning point may be not only π / 2 shown in FIG. 8 but also an integral multiple of π / 2.

【0032】すなわち、マッハ・ツェンダ型分岐比可変
カップラ19ではその2つの出力は絶対値符号のつかな
いcosφ:sinφになるので、折り返し点の取り方
によっては図9に示すように180度位相スイッチは一
方の側にのみ設ければ良い。例えば、折り返し点を図8
に示す領域Aのように設定すれば、sinφ側だけスイ
ッチすれば良いし、また図8に示す領域Bのように設定
すれば、cosφ側だけで良い。
That is, since the two outputs of the Mach-Zehnder variable branching ratio variable coupler 19 are cosφ: sinφ with no absolute value sign, depending on how the folding point is taken, as shown in FIG. Need only be provided on one side. For example, the turning point is shown in FIG.
If it is set like the area A shown in FIG. 8, it is sufficient to switch only on the sin φ side, and if it is set like the area B shown in FIG. 8, only the cos φ side is required.

【0033】さらにマッハ・ツェンダ型では2つの出力
の間に位相差がないので出力の3dBカップラに方向性
結合器型を使用する場合、位相補正器5を取り除くこと
ができる(図9)。出力のカップラがY分岐型15の場
合はπ/2位相器21がどちらかの光路内に必要である
(図10)。
Further, since there is no phase difference between the two outputs in the Mach-Zehnder type, when the directional coupler type is used for the output 3 dB coupler, the phase corrector 5 can be omitted (FIG. 9). When the output coupler is the Y-branch type 15, the π / 2 phase shifter 21 is required in either optical path (FIG. 10).

【0034】また、マッハ・ツェンダ型でも、内部の3
dBカップラ17の分岐比が実際には3dBでない場合
に分岐比が0〜1まで得られなくなるので、それを保証
するために図11に示すように、3dBカップラ23に
電極をつけて分岐比が調整できるようにしても良い。
In the case of the Mach-Zehnder type, the internal 3
If the branching ratio of the dB coupler 17 is not actually 3 dB, the branching ratio of 0 to 1 cannot be obtained. Therefore, in order to ensure this, as shown in FIG. You may be able to adjust.

【0035】これまでは、ニオブ酸リチウム基板上に集
積化されているものについて述べてきたが、電気光学効
果を持ち、導波路化が可能ならば他の物質でも良い。
So far, the materials integrated on the lithium niobate substrate have been described, but other materials may be used as long as they have an electro-optical effect and can be formed into a waveguide.

【0036】半導体はキャリアの注入によって屈折率が
変化することが知られているが、これを用いてこれまで
に述べたような構造のものを作ることも可能である。
It is known that the refractive index of a semiconductor is changed by the injection of carriers, but it is also possible to manufacture a semiconductor having the structure as described above.

【0037】半導体は比較的大きい屈折率変化が容易に
得られるため図12に示すように分岐比可変カップラを
Y分岐型分岐比可変カップラ25で作っても良い。
Since a relatively large change in the refractive index of a semiconductor can be easily obtained, the variable branching ratio coupler may be made of a Y branching type variable branching ratio coupler 25 as shown in FIG.

【0038】電気光学定数の非常に大きい物質を使用す
れば、図13に示すように方向性結合器型分岐比可変カ
ップラ29でも2つの光導波路13の対称性を崩さず、
結合長を変化させる構造にすることができる。この図1
3に示すように構成するとマッハ・ツェンダ型の場合と
同様に分岐出力比がcosφ:sinφとなり、さらに
2つの出力の位相差が常にπ/2になるため、出力の3
dBカップラ7をY分岐型にすることによって図13の
ようなシンプルな構造にすることができる。もちろん出
力の3dBカップラ7を方向性結合器型にすることは可
能で、その場合位相補償用にπ/2位相器が必要であ
る。
If a substance having a very large electro-optical constant is used, the symmetry between the two optical waveguides 13 is not broken even in the directional coupler type variable branching ratio coupler 29 as shown in FIG.
The structure can change the bond length. This Figure 1
With the configuration shown in FIG. 3, the branch output ratio is cosφ: sinφ as in the case of the Mach-Zehnder type, and the phase difference between the two outputs is always π / 2.
By making the dB coupler 7 a Y-branch type, a simple structure as shown in FIG. 13 can be obtained. Of course, the output 3 dB coupler 7 can be of a directional coupler type, in which case a π / 2 phase shifter is required for phase compensation.

【0039】なお、以上の実施例の図面における電極の
配置は、Zカットニオブ酸リチウム基板および、それと
同じ方向に大きい電気光学定数を持つ基板を仮定してい
るが、もちろん、それとは異なる方向に大きい電気光学
定数を持つ基板でも、電極の配置を適切に変更して用い
れば良い。
The arrangement of the electrodes in the drawings of the above embodiments is based on the assumption that a Z-cut lithium niobate substrate and a substrate having a large electro-optic constant in the same direction as that of the Z-cut lithium niobate substrate are used. Even with a substrate having a large electro-optic constant, the electrode arrangement may be appropriately changed and used.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように本発明の構成を用いれば、
無限位相追従性を持ち、損失が少なく、出力偏波変動の
ない、ホモダインの局発光位相制御に適した性能を持つ
位相変調器が得られるものである。
As described above, by using the constitution of the present invention,
It is possible to obtain a phase modulator having an infinite phase tracking property, a small loss, no output polarization fluctuation, and performance suitable for homodyne local oscillation phase control.

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

【図1】本発明の実施例の一つで、ニオブ酸リチウム基
板上に集積化され、分岐比可変カップラに方向性結合器
型を用いた例である。
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, which is an example in which a directional coupler type is used for a coupler having a variable branching ratio, which is integrated on a lithium niobate substrate.

【図2】(a)は分岐比可変カップラの印加電圧に対す
る動作を示す図であり、(b)は電圧変換回路の入出力
特性であり、(c)は入力電圧に対する分岐比可変カッ
プラの動作特性である。
FIG. 2A is a diagram showing an operation with respect to an applied voltage of the variable branch ratio coupler, FIG. 2B is an input / output characteristic of the voltage conversion circuit, and FIG. 2C is an operation of the variable branch ratio coupler with respect to an input voltage. It is a characteristic.

【図3】本発明の実施例の一部で、分岐比可変型の3d
Bカップラを用いた例である。
FIG. 3 is a part of an embodiment of the present invention, in which the branching ratio is variable,
This is an example using a B coupler.

【図4】本発明の実施例の一部で、反転△β型の分岐比
可変カップラを用いた例である。
FIG. 4 is a part of an embodiment of the present invention, which is an example in which an inversion Δβ type branching ratio variable coupler is used.

【図5】本発明の実施例の一部で、Y分岐型の3dBカ
ップラを用いた例である。
FIG. 5 is a part of an embodiment of the present invention, which is an example using a Y-branch type 3 dB coupler.

【図6】本発明の実施例の一部で、180度位相スイッ
チと位相補正器を一体化した例である。
FIG. 6 is an example of a part of an embodiment of the present invention in which a 180-degree phase switch and a phase corrector are integrated.

【図7】本発明の実施例の一部で、マッハ・ツェンダ型
の分岐比可変カップラを用いた例であり、(a)はマッ
ハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの入力3dBカップ
ラがY分岐型の例であり、(b)はマッハ・ツェンダ型
分岐比可変カップラの入力3dBカップラが方向性結合
器型の例である。
FIG. 7 is an example of using a Mach-Zehnder variable branching ratio coupler as a part of the embodiments of the present invention, and FIG. 7A shows an input 3 dB coupler of a Mach-Zehnder variable branching ratio coupler having a Y-branch type. (B) is an example in which the input 3 dB coupler of the Mach-Zehnder variable branching ratio coupler is a directional coupler type.

【図8】マッハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの動作
特性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing operating characteristics of a Mach-Zehnder variable branch ratio coupler.

【図9】本発明の実施例の一つで、分岐比可変カップラ
にマッハ・ツェンダ型を用いた場合のブロック図であ
る。
FIG. 9 is a block diagram when a Mach-Zehnder type is used for a variable branching ratio coupler according to one embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例の一つで、分岐比可変カップ
ラにマッハ・ツェンダ型を用いた場合のブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram when a Mach-Zehnder type is used for the variable branching ratio coupler in one of the embodiments of the present invention.

【図11】本発明の実施例の一部で、マッハ・ツェンダ
型の分岐比可変カップラを用い、マッハ・ツェンダ内部
の3dBカップラが分岐比可変型の例であり、(a)は
マッハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの入力3dBカ
ップラがY分岐型の例であり、(b)はマッハ・ツェン
ダ型分岐比可変カップラの入力3dBカップラが方向性
結合器型の例である。
FIG. 11 is a part of an embodiment of the present invention in which a Mach-Zehnder variable branch ratio coupler is used, and a 3 dB coupler inside the Mach-Zehnder is a variable branch ratio type, and (a) is a Mach-Zehnder. The input 3 dB coupler of the variable type branching ratio coupler is an example of a Y-branch type, and (b) is an example of the input 3 dB coupler of the Mach-Zehnder type variable branching ratio coupler of a directional coupler type.

【図12】本発明の実施例の一つで、半導体基板上に集
積化され、分岐比可変カップラにY分岐型を用いた例で
ある。
FIG. 12 is one of the embodiments of the present invention, which is an example in which a Y-branch type is used as a coupler having a variable branching ratio, which is integrated on a semiconductor substrate.

【図13】本発明の実施例の一つで、非線形光学物質基
板上に集積化され、分岐比可変カップラに方向性結合器
を用いた例である。
FIG. 13 is one of the embodiments of the present invention, which is an example in which a directional coupler is used for a coupler having a variable branching ratio, which is integrated on a nonlinear optical material substrate.

【図14】本発明の原理を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing the principle of the present invention.

【図15】本発明の動作を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the present invention.

【図16】従来例の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of a conventional example.

【図17】従来例の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 分岐比可変カップラ 3 180度位相スイッチ 5 位相補正器 7 3dBカップラ 9 コントローラ 11 電圧変換回路 13 光導波路 15 Y分岐型3dBカップラ 17 方向性結合器型3dBカップラ 19 マッハ・ツェンダ型分岐比可変カップラ 21 π/2位相器 23 出力可変方向性結合器型3dBカップラ 25 Y分岐型分岐比可変カップラ 27 位相変調素子 29 方向性結合器型分岐比可変カップラ 30 方向性結合器型分岐比可変カップラ 1 Branch ratio variable coupler 3 180 degree phase switch 5 Phase corrector 7 3dB coupler 9 Controller 11 Voltage conversion circuit 13 Optical waveguide 15 Y branch type 3dB coupler 17 Directional coupler type 3dB coupler 19 Mach-Zehnder type branch ratio variable coupler 21 π / 2 phaser 23 Output variable directional coupler type 3 dB coupler 25 Y branch type variable branching ratio coupler 27 Phase modulation element 29 Directional coupler type variable branching ratio coupler 30 Directional coupler type variable branching ratio coupler

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力光を第1の出力光及び第2の出力光
に分岐する分岐比可変型カップラと、 前記第1の出力光の光路に配置された180度以上の位
相可変範囲を持つ第1の位相変調素子と、 前記第2の出力光の光路に配置された180度以上の位
相可変範囲を持つ第2の位相変調素子と、 前記第1の出力光の光路あるいは第2の出力光の光路の
いずれか一方に配置され分岐比可変カップラによって生
じた位相差を補正する位相補正器と、 前記第1の位相変調素子、第2の位相変調素子、若しく
は位相補正器を介して入力される第1の出力光と前記第
2の出力光を結合する3dBカップラとを有することを
特徴とする光位相変調器。
1. A variable branching ratio coupler for splitting input light into a first output light and a second output light, and a phase variable range of 180 degrees or more arranged in the optical path of the first output light. A first phase modulation element, a second phase modulation element having a phase variable range of 180 degrees or more arranged in the optical path of the second output light, an optical path of the first output light or a second output A phase corrector that is disposed in one of the optical paths of light and corrects the phase difference generated by the variable branching ratio coupler, and is input via the first phase modulator, the second phase modulator, or the phase corrector. And a 3 dB coupler that couples the first output light and the second output light.
【請求項2】 入力光を第1の出力光及び第2の出力光
に分岐する分岐比可変型カップラと、前記第1の出力光
の光路に配置された180度以上の位相可変範囲を持つ
第1の位相変調素子と、 前記第2の出力光の光路に配置され360度以上の位相
可変範囲を持つ第2の位相変調素子と、 前記第1の位相変調素子と第2の位相変調素子をそれぞ
れ介して入力される第1の出力光と前記第2の出力光と
を結合する3dBカップラとを有することを特徴とする
光位相変調器。
2. A variable branching ratio coupler for branching the input light into a first output light and a second output light, and a phase variable range of 180 degrees or more arranged in the optical path of the first output light. A first phase modulation element, a second phase modulation element arranged in the optical path of the second output light and having a phase variable range of 360 degrees or more, the first phase modulation element and the second phase modulation element An optical phase modulator having a 3 dB coupler that couples the first output light and the second output light, which are respectively input via the optical phase modulator.
【請求項3】 入力光を第1の出力光及び第2の出力光
に分岐するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カップ
ラと、 前記第1の出力光あるいは前記第2の出力光の光路に配
置された180度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素
子と、 前記マッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カップラと位
相変調素子からそれぞれ出力される第1の出力光と前記
第2の出力光を結合する方向性結合器型3dBカップラ
とを有することを特徴とする光位相変調器。
3. A Mach-Zehnder interferometer type branching ratio variable coupler for branching input light into first output light and second output light, and an optical path for the first output light or the second output light. A phase modulator having a variable phase range of 180 degrees or more, a first output light and a second output light respectively output from the Mach-Zehnder interferometer type variable branch ratio coupler and the phase modulator. An optical phase modulator having a directional coupler type 3 dB coupler for coupling.
【請求項4】 入力光を第1の出力光及び第2の出力光
に分岐するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カップ
ラと、 前記第1の出力光あるいは前記第2の出力光の光路に配
置された180度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素
子と、 第1の出力光あるいは前記第2の出力光の光路に配置さ
れたπ/2位相器と、 前記位相変調素子若しくはπ/2位相器から出力される
第1の出力光と前記第2の出力光を結合するY分岐型3
dBカップラとを有することを特徴とする光位相変調
器。
4. A Mach-Zehnder interferometer type branching ratio variable coupler for branching input light into a first output light and a second output light, and an optical path for the first output light or the second output light. A phase modulation element having a phase variable range of 180 degrees or more, a π / 2 phaser arranged in the optical path of the first output light or the second output light, and the phase modulation element or π / 2 Y-branch type 3 for coupling the first output light output from the phaser and the second output light
An optical phase modulator having a dB coupler.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004083953A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-30 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and variable wavelength filter
JP2007082094A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Fujitsu Ltd Optical transmitter and optical communication system
JP2007259426A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Fujitsu Ltd I/q quadrature modulation transmitter and apparatus and method for monitoring i/q phase bias therein
WO2011001679A1 (en) * 2009-06-30 2011-01-06 日本電信電話株式会社 Optical 90 degree hybrid circuit
JP2011109302A (en) * 2009-11-16 2011-06-02 Japan Science & Technology Agency Device for distributing/transmitting quantum key

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100410796C (en) * 2003-03-19 2008-08-13 日本电信电话株式会社 Optical switch, optical modulator and variable wavelength filter
US7492975B2 (en) 2003-03-19 2009-02-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and wavelength variable filter
WO2004083953A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-30 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and variable wavelength filter
US7336854B2 (en) 2003-03-19 2008-02-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and wavelength variable filter
US7340116B2 (en) 2003-03-19 2008-03-04 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and wavelength variable filter
US7356227B2 (en) 2003-03-19 2008-04-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and wavelength variable filter
US7848659B2 (en) 2005-09-16 2010-12-07 Fujitsu Limited Optical transmitting apparatus and optical communication system
JP2007082094A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Fujitsu Ltd Optical transmitter and optical communication system
JP4657860B2 (en) * 2005-09-16 2011-03-23 富士通株式会社 Optical transmitter and optical communication system
JP2007259426A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Fujitsu Ltd I/q quadrature modulation transmitter and apparatus and method for monitoring i/q phase bias therein
JP4695613B2 (en) * 2006-03-22 2011-06-08 富士通株式会社 I / Q quadrature modulation transmitter and apparatus and method for monitoring I / Q phase difference in I / Q quadrature modulation transmitter
WO2011001679A1 (en) * 2009-06-30 2011-01-06 日本電信電話株式会社 Optical 90 degree hybrid circuit
JP5243607B2 (en) * 2009-06-30 2013-07-24 日本電信電話株式会社 Optical 90 degree hybrid circuit
US8971677B2 (en) 2009-06-30 2015-03-03 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical 90-degree hybrid circuit
JP2011109302A (en) * 2009-11-16 2011-06-02 Japan Science & Technology Agency Device for distributing/transmitting quantum key

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