JPH07119904B2 - 干渉計構造を採用した光学偏光変調器 - Google Patents

干渉計構造を採用した光学偏光変調器

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JPH07119904B2
JPH07119904B2 JP3109585A JP10958591A JPH07119904B2 JP H07119904 B2 JPH07119904 B2 JP H07119904B2 JP 3109585 A JP3109585 A JP 3109585A JP 10958591 A JP10958591 A JP 10958591A JP H07119904 B2 JPH07119904 B2 JP H07119904B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、偏光変調信号を採用し
た光通信または測定システムに関し、とりわけ、干渉計
構造を使用した光搬送波の偏光変調器に係る。
【0002】
【従来の技術】光信号の偏光変調は、元々偏光分析法お
よび光フアイバ・センサにおける信号検出で、感度を増
強するために開発された技術で、その後、デジタル光通
信システムに応用されてきた。この第一に述べた応用で
は、変調は、試験される物体に送られた異なるように偏
光された信号をもたらす:物体についての相互作用の故
に、かような信号が偏光状態により受けた変形から、物
体の一定の光特性、例えば、複屈折状態について、また
は外部原因(温度、力など)によるかような特性の変化
についての情報が得られる。
【0003】光通信において偏光変調は、一般に次の二
つの方法で使用される: −偏光の異なる状態を、デジタル情報信号の異なるレベ
ルと関連付けることによる実際の変調技術として; −各ビット間隔内の搬送波の偏光状態を、不連続または
連続的に変えることによる、既に情報信号で別途変調済
の搬送波の追加的変調技術(偏光多様性伝送)として;
後者の応用は、コーヒレント通信システムにおける受信
器を、伝送媒体として使用される光フアイバの偏光状態
における受信器自体の性能を高度に劣化させる不規則な
変化に感じないようにすることを目的としている。
【0004】どの応用であつても、偏光変調を行うとき
は、変調された信号中に電磁場成分の振幅Ex、Ey間
の一定の比により、またかような成分間の一定の相対位
相により特徴付けられる任意の偏光状態が、変調すべき
信号の与えられた偏光状態に対して得られることが望ま
しい。更に、光通信システムに一般に使用されている高
い伝送レートを考慮すると、高速(広帯域)変調器に対
する必要性は明らかである。偏光状態の制御された急速
な変化も、測定およびセンシングに望ましい。かような
場合、偏光の入来状態の既知の変化は、試験下の試料の
複屈折あるいは圧力あるいは温度変化により引き起こさ
れたフアイバ中の複屈折の変化の適切な検知ステージに
よる評価を可能とする。
【0005】市販の光学部品を採用した高速変調器の例
は、1989年9月6〜9日ボストン(米国、マサチュ
ーセツツ)で開催されたOE/FIBER’89会議に
提出されたカルバニ(R.Calvani)、カポニ
(R.Caponi)、マロン(G.Marone)お
よびポギオリニ(P.Poggiolini)による
『光学ガイデッド・ウエーブ・2/2スイッチによる急
速偏光変調(High speed polariza
tion modulation throughan
optical guided−wave two−
by−two switch)』と題する論文に記載さ
れている。この変調器は、数GHzの帯域で動作が可能
である。同一の装置の変形は、同一出願人の名義のヨー
ロッパ特許出願No.90 100 329.3に記載
され、いかなる偏光状態でも、変調器の出力で得られる
ことを可能としている。
【0006】
【発明が解決しようとしている課題】より大きな帯域幅
が、おもに、ビット・レートの倍数である周波数で偏光
状態が変化させられる偏光スクランブリングでの使用の
ために要求され得る。これらの要求に応えられる偏光変
調器はこれまで知られていない。そして本発明は、簡単
な構造で、変調済信号のいかなる任意の偏光状態でも、
変調すべき信号の与えられた状態から出発して達成する
ことを可能とし、また、高い偏光変調速度(少なくとも
10GHzのオーダー)を達成することを可能とする変
調器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】それ故本発明は、変調す
べき信号を形成する光放射の源、前記放射を干渉計の二
つの枝に分ける手段、前記分けられた放射の部分の振幅
間の比がどんな値でも取れるように、制御信号発生器か
ら発せられた、複数の異なった値を取りうる制御信号の
値に依存して、前記枝に沿って進む放射の部分を振幅変
調し、そして場合によっては前記二つの枝の光路に所望
の相対長を与える手段、前記枝に沿って進む放射の部分
を第1及び第2の偏光状態にするための偏光手段、及び
各々が第1及び第2の偏光状態を呈している前記放射の
部分を再結合し、その変調された信号を送出するための
手段を含む光信号偏光変調器である。
【0008】この振幅変調手段は、単一の枝に置かれ、
前記枝に沿い送られた放射の部分の強度に依存して、前
記放射を再結合手段に向け伝送し、あるいはそれを第2
の枝に向ける装置で作られた変調器を含むものであつて
も良い。この場合、制御信号は、偏光変調すべき信号の
振幅変調を行う。その代わりとして、二つの枝に沿い送
られた放射の部分を振幅変調するための手段は、干渉計
の各枝に設けた振幅変調器を含み、制御信号は、変調器
の透過率あるいは屈折率の変化を生じるものであつても
良い。その場合、振幅変調器は、多数量子井戸構造体よ
り作られていることが好ましい。
【0009】好ましい具体例において、制御信号は、振
幅変調器として使用される装置中での屈折率の変化を生
じるもので、その装置は、非対称ハブリ・ペロ(Fab
ry−Perot)空洞(即ち、異なる屈折率の入力お
よび出力ミラーを有する空洞)内に置かれた多数量子井
戸構造体である。これらの好ましい具体例において、変
調すべき光信号を形成する前記放射がマイケルソン干渉
計の二つの枝に分けられ、前記二つの枝の終端に設置さ
れた反射体により反射された放射を再結合することによ
り、変調された出力信号が生成される偏光変調器であっ
て、
【0010】非対称の共振空洞の各々に位置する多数量
子井戸構造体を有する二つの電気光学振幅変調器であっ
て、該振幅変調器が前記反射体を形成し、干渉計の各枝
に沿って進む放射の部分を受け、その各々が該振幅変調
器において異なる反射率の値をもたらす異なる値の電圧
によりバイアスされている該振幅変調器、
【0011】干渉計の一方の枝にある第1の偏光手段で
あって、放射の各部分が偏光してかような枝の振幅変調
器に伝送され、その振幅変調器により反射され前記第1
の光偏光手段を通過した放射に対し、第1の直線偏光状
態を課するような該偏光手段、
【0012】干渉計のもう一方の枝にある第2の偏光手
段であって、放射の各部分が偏光してかような枝の振幅
変調器に伝送され、その振幅変調器により反射され前記
第2の光偏光手段を通過した放射に対し、第2の直線偏
光状態を課するような該偏光手段、
【0013】前記振幅変調器に対する電気制御信号の発
生器であって、複数の異なる論理レベルを表す信号を発
生するよう構成され、前記振幅変調器に接続され、その
制御信号の異なる論理レベルに対応して、その出力信号
が前記第1及び第2の偏光状態を各々呈する異なった振
幅の成分を有するような電圧により前記振幅変調器をバ
イアスする該発生器を含んでいる。
【0014】本発明はまた、偏光多様性光通信システム
も含むもので、そこでは、本発明による変調器が、情報
信号により変調された光搬送波の偏光状態の所望の変化
を、かような信号の各ビット間隔の間、発生させる。本
発明は更に、偏光変調光通信システムも含むもので、そ
こでは、情報信号による搬送波の偏光状態の変調が、本
発明による変調器により得られる。本発明はまた、測定
システムをも含むもので、そこでは、偏光変調信号が、
試験を受ける試料物体に送られ、前記信号の偏光状態の
変調が、本発明による変調器により得られる。
【0015】
【実施例】本発明は、添付図面を参照して実施例を説明
することにより、より明らかとなる。その第1および第
2図において、任意の偏光状態の発生を可能とする偏光
変調器は、変調すべき光信号例えば、直線偏光信号を、
発明の理解のためには不必要なので図示していない適当
な光学システムを通じて、かような光信号をビーム・ス
プリッタ2に送る光信号の源1を含む。ビーム・スプリ
ッタ2は、二つの異なる光路の間に、変調すべき信号に
関連した光パワーを分け、その各々の光路が、変調すべ
き光信号の振幅および位相を、発生器4により供給され
る制御信号に依存して変化させることのできる、ブロッ
ク3a、3bで略示する装置を含んでいる。この二つの
装置から出てゆく信号に、直交偏光を与える手段が、前
記信号の光路上に設けられている。例示のものでは、偏
光子5が、装置3bから出てゆく信号の光路上に示され
ている。再結合装置6は偏光変調された信号を供給す
る。
【0016】一般の振幅変調に関する限り、装置3a、
3bは、2つの直交状態で動作し、再結合装置に到達す
る二つの信号の振幅間の比が、どんな値でもとれるよう
にさせることのできる振幅変調器を含む。位相変化に関
して装置3a、3bは、二つの枝に沿う信号の相対光路
長を変化させることができ、再結合装置に到達する信号
が、どんな相対位相でも有することができるようにす
る。装置3a、3bは、透過あるいは反射のいずれでも
動作できる:この第1の場合、変調器は、マッハ・ツエ
ンダ(Mach−Zender)干渉計(第1図)であ
り、第2の場合、マイケルソン(Michelson)
干渉計(第2図)である;この後者の場合、単一の装置
7が分割および再結合装置として動作する。
【0017】変調すべき信号および制御信号の特性は、
発明の応用に依存する。より特定的には、源1は、若し
変調器が、偏光多様性伝送システムに応用されたなら
ば、既にデジタル情報信号により角度的に変調された光
信号を発生させる手段よりなり;そうでなければ、それ
は例えば単純な半導体レーザである。発生器4は、若し
本発明が、測定システムあるいは偏光多様性伝送システ
ムに使われるならば、通常所望の周波数の矩形波発生器
である;後者の場合、その周波数は一般に情報信号のビ
ットレートの倍数で、若し反対に本発明が、偏光変調伝
送に採用されるならば、発生器は、変調する情報信号を
供給する要素である。好ましくは、本発明は、装置3
a、3b中の振幅変調器として多数量子井戸電気光学変
調器を採用し、また好ましくは、反射で動作する多数量
子井戸変調器を採用する。それゆえ、好ましい具体例
は、マイケルソン(Michelson)干渉計に基づ
いたものである。
【0018】マッハ・ツエンダ(Mach−Zende
r)の構成で、入射放射をその強度に依存して透過ある
いは反射する、光学的に制御される能動あるいは受動の
単一の非線型装置を使用して振幅変調を行うことができ
る。この可能性を、第3図に略示するが、そこでは非線
型装置が、3で示されている。高い入力信号強度は、透
過を増強する非線型屈折率の変化を生じさせ、一方低い
強度の入力信号は、反射された上、スプリッタ2を通じ
て干渉計の他の枝に送られる。この解決で、発生器4
は、源1から出された信号を振幅変調するものとなり、
変調すべき信号の波長は、非線型装置を形成するハブリ
・ペロ(Fabry−Perot)空洞の共振周波数に
非常に近いものでなければならない。必要なら、偏光変
調された信号におけるダイクロイズム効果を避けるた
め、透過および反射された出力の振幅を基本的に等しく
する処置がとられても良い。
【0019】本発明の最も好ましい実施例の幾つかを、
第4〜7図を参照して以下に説明する。前記実施例にお
いて、装置3a、3bは、既述のように多数量子井戸電
気光学振幅変調器を含む。良く知られているように、多
数量子井戸構造は、GaAs、AlGaAs、InGa
As、InPなどのような物質で作られた半導体構造
で、より広いバンド・ギャップを有する第2の半導体の
層が交互に入つた、限定されたバンド・ギャップ幅を有
する第1の半導体のいくつかの層を含む。この第一の半
導体の層は、所謂『井戸』で、第2の半導体の層は所謂
『障壁』である。若し井戸の厚さが、トブロイ(de
Broglie)波長に匹敵するものであれば、原子価
バンドにおける不連続(量子化した)レベルのセットお
よび導通バンドにおける不連続レベルのセットは、井戸
の中に現れる。障壁により隔てられた井戸の準二次元ジ
オメトリは、ホールと電子との結合を強化し、その光吸
収がバンド・ギャップにもっとも近い粒子(励起子)を
作る。若し光放射が、この層に例えば法線的に送られる
ならば、原子価バンド・レベルから導通バンド・レベル
への電子の遷移は、これらのレベル間のエネルギー差に
対応するエネルギーを有するホトンの吸収によつて起こ
る。
【0020】この構造は、所謂『スターク(Star
k)効果』を活用することにより、層に垂直な電界に浸
されたとき、電気光学変調器として動作する。実際、井
戸に対し横方向の電界を印加したとき、原子価バンドお
よび導通バンドにおけるエネルギー・レベルは変化し、
その結果光吸収特性もまたバイアス電圧の関数で変化す
る:さらに特定的には、装置構造により、吸収曲線は青
または赤の方にシフトする。それゆえ印加電圧を変化さ
せることにより、装置から出る放射の強度を変化させる
ことが可能である。さらに特定的には、この電圧はデジ
タル情報信号のビットの論理レベルの関数で変化するこ
とになる。非常に高い電圧に頼らずに有意な吸収特性の
変化を得るには、多数量子井戸を、対称的なハブリ・ペ
ロ(Fabry−Perot)干渉計の空洞の内側に置
けばよい。このことは、1989年10月30日のアプ
ライド・フイジックス・レターズ(Applied P
hysics Letters) Vol.55,N
o.18に掲載されたトミタ(A.Tomita)、コ
ーガ(Y.Kohga)およびスズキ(A.Suzuk
i)による『InGaAs/InP』多数量子井戸ハブ
リ・ペロ/エタロン変調器における5:1 ON/OF
Fコントラスト(5:1 ON/OFF contra
st in InGaAs/InP multiple
quantumwell etalon modul
ator)』と題された論文に記述されている。
【0021】明らかに、吸収特性は装置の反射率特性に
依存し、そこで印加電圧の関数である反射率の変化は変
調に活用できる。この場合、多数量子井戸を、対称的な
ハブリ・ペロ(Fabry−Perot)空洞、つまり
そのなかでバック・ミラーがフロント・ミラーより大幅
に高い反射率を有する(即ち、それぞれ95%と30
%)空洞の内側に置くことにより、とりわけて良い結果
が得られる。このことは、1989年4月27日発行の
エレクトロニクス・レターズ(Electronics
Letters)Vol.25,No.9pp 56
6−568に掲載されたホワイトヘッド(M.Whit
ehead)およびパリ(G.Parry)による『非
対称的多数量子井戸ハブリ・ペロ構造に法線入射のハイ
・コントラスト反射変調(High contrast
reflection modulation at
normal incidence in asym
metric quantum well Fabry
−Perot structure)』と題された論文
および1989年7月20日発行の同誌Vol.25,
No.15に掲載されたホワイトヘッドら(M. wh
itehead etal.)による『ON/OFF比
>100:1の低電圧多数量子井戸反射変調器(Low
−voltage multiple quantum
wellreflection modulator
with ON/OFF ratio>100:
1)』と題された論文に記述されている。
【0022】第4〜7図に示した本発明の実施例は、こ
の型の変調器を活用している。これらの図において、既
に第2図で述べた要素は同一の参照番号で示した。非対
称的多数量子井戸ハブリ・ペロ空洞装置3a、3bは、
マイケルソン(Michelson)干渉計の二つの枝
の反射要素を形成する。例示として二値変調を考える
と、二つの装置3a、3bは、発生器4により供給され
る二つの値、つまり約10Vまたは0Vをとり得る電圧
により相補的な方法で偏光している。簡単にするため、
この第一の値を、正確な10Vと考える。装置3aは、
例えば発生器4により出された信号を供給され、一方装
置3bは、相補的な信号を供給される。増幅器8、9
は、発生器4により出された信号を装置3a、3bの動
作に必要な値にする。印加電圧が10Vまたは0Vであ
るかにより、装置は、最大の吸収あるいは最大の反射状
態になる。
【0023】第5図は、このような装置の入射放射の波
長および印加電圧の関数である理論的反射率曲線を示す
ものである。
【0024】源1は、直線偏光した放射、例えばTEモ
ードの放射を、光学システム10、アイソレータ11お
よび入射放射をマイケルソン(Michelson)干
渉計の二つの枝間に分けるビーム・スプリッタ7を通じ
て装置3a、3bに向けて送り、かような放射をこの二
つの装置3a、3bに、それらを形成する層に法線的に
到達させる。源の波長は、量子井戸装置3a、3bが、
最大および最小の反射率レベルが充分に隔てられるよう
な(例えば、第5図の例で、856−857nm 区間
内の)波長で動作するように選ばれる。
【0025】ビーム・スプリッタ7を透過した放射を受
けるマイケルソン(Michelson)干渉計の枝
は、源の偏光により配向された偏光子12および装置3
aの前表面に放射を集焦する第2の光学システム13を
含む。ビーム・スプリッタ7で反射した放射を受ける枝
は、45°配向されたクオーター・ウエーブ・プレート
14およびシステム13と同様の光学システム15を含
む。二つの井戸で反射された放射は、次いでビーム・ス
プリッタ7により再結合し、変調器の出力16に向け、
例えば伝送線または試験試料に向け送られる。ハーフ・
ウエーブ・プレート17は、若し所望ならば、変調器の
出力において偏光参照を配向させる。
【0026】次にこの変調器の動作を説明するが、簡単
にするため発生器4は、その高低レベルが、それぞれ1
0Vおよび0Vと関連している矩形波を発生するものと
仮定する。そこで、装置3a、3bは、それぞれ第6図
のAおよびBの波型を受けることになる。
【0027】マイケルソン(Michelson)干渉
計の透過枝において、直線偏光した放射は、源の出力に
おけるのと同一の偏光を有して装置3aに到達し、前記
装置により、そこに印加された電圧に依存して振幅変調
されることが言える。さらに特定的には、上述のよう
に、発生器4により出された信号Aの高レベルに対応し
て、吸収が最大となり(ほぼ100%)、一方低レベル
に対応して、装置3aは、入射放射の部分(構造にもよ
るが、約30%から40%まで)を反射する。この装置
は、放射の直線偏光状態を変化させず、矩形波Aが0V
をとるとき装置3aにより反射された放射が、依然とし
てTEモードで直線偏光されている。反射された放射
は、次いでビーム・スプリッタ7で集められ変調器の出
力16に向け反射される。
【0028】マイケルソン(Michelson)干渉
計の反射枝において、源から来る直線偏光した放射は、
プレート14により円偏光した放射(例えば、右円偏光
を受けた)に変換されて装置3bに到達し、そこで信号
Bにより振幅変調される。このような信号の低レベルに
対応して、反射された放射は、鏡像効果により左円偏光
を受ける。この反射された放射は、再びクオーター・ウ
エーブ・プレート14を通過し、装置3bに向け送られ
た放射に関し直交する面で、垂直に偏光した放射(TM
モード偏光)に変換される。プレート14から出てくる
放射は、次いでビーム・スプリッタ7により変調器の出
力16に向け伝送される。
【0029】装置3a、3bは、相補的なやり方で、そ
の一方が反射すれば、他方が吸収するというように、バ
イアスされているので、TEあるいはTM偏光信号の交
替がビーム・スプリッタ7の出力で、変調信号のレベル
の高低に応じて、生じる。そこで、本発明による装置
が、既に角度的に変調された光信号の伝送システムまた
は測定システムに使われたとき、偏光状態における所望
の交替が達成される。
【0030】装置に対するバイアス電圧が、デジタル惰
報信号により得られているとき、動作は正確に同一であ
る:その場合は勿論、変調信号における0、1のビット
の列を再現するパターンは、TEおよびTMビットの規
則的な交替の代わりに装置の出力に現れる。第6図のC
およびDの波型は、この場合の装置3a、3bのバイア
ス電圧の例である:信号CおよびDの時間軸が、信号A
およびBの時間軸と何らの関係もないことに注意すべき
である。
【0031】源1より出た放射は、厳密には単色でない
ので、装置3a、3bの、バイアス電圧の二つの値に対
応する反射率は、源の線幅が狭くなればなるほど狭くな
る一定の範囲内で変化する:これは、変調信号における
一定のノイズとなるが、このノイズはあまり問題を生じ
ない。
【0032】本発明はまた、源4により出された信号
が、多値レベル信号の場合にも応用できる。この場合、
その信号の極論理レベルに対応して、装置3a、3b
は、それらの中のただ一つだけが入射放射を反射して、
TEあるいはTMモードで偏光された信号を供給するよ
うに、例えば静止バイアスされていてよい。中間レベル
においては、反射が両装置で生じ、変調器出力信号が、
二つの直交偏光された成分を含むことになる:そこで、
中間電圧値は、二つの出力信号成分の相対振幅が、所望
の偏光状態を与えるようなものでなければならない。
【0033】第7図は、四つの等しい間隔を置いた偏光
状態PO、P1、P2、P3、とTEおよびTM偏光に
なお対応する二つの極状態POおよびP3をいかにして
得るかを示すものである。
【0034】図面において、Ex0−Ex3、Ey0−
Ey3は、種々の状態に対応する変調器出力信号の二つ
の成分の振幅である:R1、R2およびV1、V2は、
それぞれ装置3a、3bの反射率およびバイアス電圧で
ある。上述のように、状態POおよびP3は、装置3a
を0Vでバイアスし、装置3bを10Vでバイアスする
ことにより(PO)、またその逆にすることにより(P
3)得られる。一方、二つの中間状態P1、P2は、装
置3aに対する約0.17および装置3bに対する約
0.35の反射率、またその逆により得られる:かよう
な値は、それぞれ2Vおよび6Vのオーダーの電圧に対
応する。装置3a、3bのバイアス電圧は、第6図の、
線E、Fで示される。この偏光状態が、状態TE:TM
で定まる象限の二分線に関して対称である特定の場合、
装置3a、3bに印加された電圧は、実質的に鏡像であ
ることが判る。明らかに、発生器4は、もはや単純な二
値信号の発生器でなく、複数の電圧を情報信号の振る舞
いにより出すものとなる。
【0035】上述した変調器は、上述のスピード要件に
適合するものである:実際、装置3a、3bにおける、
一つの反射率値から、もう一つの値への遷移は、そこで
吸収スペクトル、そして空洞内側の電界が変化するスピ
ード、つまり装置の容量に依存している:遷移時間は、
10GHzのオーダーの周波数に対応する100psの
オーダーなので、変調器出力における偏光状態は、現在
の電子回路で許容される最大限界(平均して、丁度約1
0GHz)に基本的に対応する周波数で変化させること
ができ、非常に高いスピードの偏光多様性伝送の要件に
適合するものである。これに加えて、任意の偏光状態が
えられる:実際、若し、干渉計の二つの枝の長さが同一
ならば、装置3a、3bに印加されるべき電圧を、信号
の各論理レベルに対応して、4−状態偏光変調の例の二
つの中間状態について示したように、妥当に選択するこ
とにより、任意の配向を有した直線偏光状態を得ること
が可能である。干渉計の枝の長さが異なる場合は、これ
らの条件下で、ビーム・スプリッタ7により再結合する
放射は、非零相対位相を有するので、楕円的に偏光した
変調信号を得ることが可能である:この種々の状態は、
二つの成分の間の一定の相対位相および装置のバイアス
電圧により以前定めた振幅比により特徴付けられてい
る。
【0036】若し、量子井戸構造が、マッハ・ツエンダ
(Mach−Zender)の構成に使用されるなら
ば、その動作は、既述のものから直ちに推論される;二
つの極バイアス電圧に対応して、井戸による、最大およ
び最小の透過が起こり、所望の振幅変調を行う。しか
し、透過で動作する多数量子井戸構造においては、最小
の透過は0でなく、それゆえ出力信号は、装置3a、3
bの両者から得られる。上述の事項は、非限定的な例示
として与えられたものであり、その変形および改良は発
明の範囲を逸脱することなく可能なことは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による偏光変調器の可能な構成の系統
図である。
【図2】 本発明による偏光変調器の可能な構成の系統
図である。
【図3】 本発明による偏光変調器の可能な構成の系統
図である。
【図4】 本発明の好ましい実施例の系統図である。
【図5】 図4に示した変調器に使われた量子井戸空洞
の理論的反射率曲線を示す。
【図6】 空洞に対するバイアス電圧の例を示す。
【図7】 4−状態変調の場合の量子井戸空洞の偏光状
態と反射率との関係およびバイアス電圧の例を示す。
【符号の説明】
1・・・(放射の、光信号の)源 2、7・・・ビーム・スプリッタ 3;3a、3b.・・装置 4・・・発生器 5・・・偏光子 6・・・再結合装置 7・・・ビーム・スプリッタ 8、9・・・増幅器 10、13、15・・・光学システム 11・・・アイソレータ 12・・・偏光子 14・・・クオーター・ウエーブ・プレート 16・・・変調器の出力 17・・・ハーフ・ウエーブ・プレート
フロントページの続き (72)発明者 リカルド・カルヴアーニ イタリー国トリノ、ピノ・トリネス、ヴイ ア・チエリ 30/1 (72)発明者 ブルーノ・コスタ イタリー国トリノ、ヴイア・ロツソリー ノ・ピロ 51

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変調すべき信号を形成する光放射の源
    (1)、 前記放射を干渉計の二つの枝に分ける手段(2;7)、 前記分けられた放射の部分の振幅間の比がどんな値でも
    取れるように、制御信号発生器(4)から発せられた、
    複数の異なった値を取りうる制御信号の値に依存して、
    前記枝に沿って進む放射の部分を振幅変調し、そして場
    合によっては前記二つの枝の光路に所望の相対長を与え
    る手段(3;3a,3b)、 前記枝に沿って進む放射の部分を第1及び第2の偏光状
    態にするための偏光手段(5;12,14)、及び 各々が第1及び第2の偏光状態を呈している前記放射の
    部分を再結合し、その変調された信号を送出するための
    手段(6,7) を含む光信号偏光変調器であって、 前記二つの枝に沿って送られた放射の部分を振幅変調す
    るための手段(3a,3b)が、干渉計の各枝に多数量
    子井戸構造体を有する振幅変調器を含み、前記制御信号
    発生器(4)が前記振幅変調器に接続されて、それらの
    各々に量子井戸構造体の透過率又は反射率を変化させる
    制御信号を供給することを特徴とする該光信号偏光変調
    器。
  2. 【請求項2】 変調すべき光信号を形成する前記放射が
    マイケルソン干渉計の二つの枝に分けられ、前記二つの
    枝の終端に設置された反射体により反射された放射を再
    結合することにより,変調された出力信号が生成される
    請求項1に記載の偏光変調器であって、 非対称の共振空洞の各々に位置する多数量子井戸構造体
    を有する二つの電気光学振幅変調器(3a,3b)であ
    って、該振幅変調器が前記反射体を形成し、干渉計の各
    枝に沿って進む放射の部分を受け、その各々が該振幅変
    調器(3a,3b)において異なる反射率の値をもたら
    す異なる値の電圧によりバイアスされている該振幅変調
    器、 干渉計の一方の枝にある第1の偏光手段であって,放射
    の各部分が偏光してかような枝の振幅変調器(3a)に
    伝送され、その振幅変調器(3a)により反射され前記
    第1の光偏光手段(12)を通過した放射に対し、第1
    の直線偏光状態を課するような該偏光手段、 干渉計のもう一方の枝にある第2の偏光手段であって、
    放射の各部分が偏光してかような枝の振幅変調器(3
    b)に伝送され、その振幅変調器(3b)により反射さ
    れ前記第2の光偏光手段(14)を通過した放射に対
    し、第2の直線偏光状態を課するような該偏光手段、 前記振幅変調器(3a,3b)に対する電気制御信号の
    発生器(4)であって、複数の異なる論理レベルを表す
    信号を発生するよう構成され、前記振幅変調器(3a,
    3b)に接続され、その制御信号の異なる論理レベルに
    対応して、その出力信号が前記第1及び第2の偏光状態
    を各々呈する異なった振幅の成分を有するような電圧に
    より前記振幅変調器をバイアスする該発生器 を含むことを特徴とする該偏光変調器。
  3. 【請求項3】 前記第1の偏光状態が前記第1の振幅変
    調器(3a)に向かって伝送される放射に課せられ、そ
    の反射した放射中で維持されることを特徴とする請求項
    2に記載された偏光変調器。
  4. 【請求項4】 前記制御信号が二値信号で、その二つの
    論理レベルが対応する振幅変調器(3a,3b)におい
    て各々零及び最大の反射率を生じさせる第1及び第2の
    電圧に関連していることを特徴とする請求項2又は3に
    記載の偏光変調器。
  5. 【請求項5】 前記制御信号が多値レベル信号で、その
    両極の論理レベルが対応する振幅変調器(3a,3b)
    において各々零及び最大の反射率を生じさせる第1及び
    第2の電圧に関連していることを特徴とする請求項2又
    は3に記載の偏光変調器。
  6. 【請求項6】 前記第1の電圧が一方の振幅変調器に印
    加されるとき、前記第2の電圧がもう一方に印加され、
    電気信号の前記二つの論理レベル又は前記両極の論理レ
    ベルに対応して、偏光変調器の出力信号が前記二つの振
    幅変調器(3a,3b)の内の一方だけにより反射され
    た放射により形成され、各々第1及び第2の偏光状態を
    呈するように、前記制御信号発生器(4)が前記振幅変
    調器(3a,3b)に接続されることを特徴とする請求
    項4又は5に記載の偏光変調器。
  7. 【請求項7】 変調すべき光信号を形成する放射が、マ
    ッハ−ツェンダー干渉計の二つの枝に分けられる請求項
    2に記載の偏光変調器であって、 非対称の共振空洞の各々に位置する多数量子井戸構造体
    を有する二つの電気光学振幅変調器(3a,3b)であ
    って、該振幅変調器が干渉計の各枝に沿って進む放射の
    部分を受け、その各々が該振幅変調器(3a,3b)に
    おいて異なる透過率の値をもたらす異なる値の電圧によ
    りバイアスされている該振幅変調器、 放射の各部分を第1の直線偏光状態を有して再結合手段
    に到達させる、干渉計の二つの枝の一方にある第1の偏
    光手段(12)、 放射の各部分を第2の直線偏光状態を有して再結合手段
    に到達させる、干渉計の二つの枝のもう一方にある第2
    の偏光手段、 前記振幅変調器(3a,3b)に対する電気制御信号の
    発生器(4)であって、複数の異なる論理レベルを表す
    信号を発生するよう構成され、前記振幅変調器(3a,
    3b)に接続され、その制御信号の異なる論理レベルに
    対応して、その出力信号が前記第1及び第2の偏光状態
    を各々呈する異なった振幅の成分を有するような電圧に
    より前記振幅変調器をバイアスする該発生器 を含むことを特徴とする該偏光変調器。
  8. 【請求項8】 前記制御信号が二値信号で、その二つの
    論理レベルが対応する振幅変調器(3a,3b)におい
    て各々最小及び最大の透過率を生じさせる第1及び第2
    の電圧に関連していることを特徴とする請求項7に記載
    の偏光変調器。
  9. 【請求項9】 前記制御信号が多値レベル信号で、その
    両極の論理レベルが対応する振幅変調器(3a,3b)
    において各々最小及び最大の透過率を生じさせる第1及
    び第2の電圧に関連していることを特徴とする請求項7
    に記載の偏光変調器。
  10. 【請求項10】 前記第1及び第2の偏光状態が直交し
    ていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の
    偏光変調器。
  11. 【請求項11】 前記第1及び第2の振幅変調器に伝送
    された光信号が等しい光路長を進み、その出力信号が直
    線偏光した信号になることを特徴とする前記請求項のい
    ずれかに記載の偏光変調器。
  12. 【請求項12】 前記第1及び第2の振幅変調器に伝送
    された光信号が異なる光路長を進み、その出力信号が楕
    円偏光した信号になることを特徴とする請求項1乃至1
    0のいずれか一つに記載の偏光変調器。
  13. 【請求項13】 出力信号の偏光を配向する為、出力信
    号の経路に設けられたハーフ・ウエーブ・プレート(1
    7)を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記
    載の偏光変調器。
  14. 【請求項14】 変調すべき信号を形成する光放射の源
    (1)、 前記放射を干渉計の二つの枝に分ける手段(2;7)、 前記分けられた放射の部分の振幅間の比がどんな値でも
    取れるように、制御信号発生器(4)から発せられた、
    複数の異なった値の取りうる制御信号の値に依存して、
    前記枝に沿って進む放射の部分を振幅変調し、そして場
    合によっては前記二つの枝の光路に所望の相対長を与え
    る手段(3;3a,3b)、 前記枝に沿って進む放射の部分を第1及び第2の偏光状
    態にするための偏光手段(5;12,14)、及び 各々が第1及び第2の偏光状態を呈している前記放射の
    部分を再結合し、その変調された信号を送出するための
    手段(6,7) を含む光信号偏光変調器であって、 その制御信号発生器(4)が前記源(1)に接続され、
    偏光変調すべき信号を振幅変調し、前記二つの枝に沿っ
    て伝送された放射の部分を振幅変調する手段(3)が干
    渉計の枝の一方だけに設けられた振幅変調器を含み、そ
    の振幅変調器がその放射の部分自体の強度に依存して、
    前記枝に沿って通過する放射の部分を透過もしくは反射
    し、その反射された放射は干渉計の第2の枝に伝送され
    ることを特徴とする該光信号偏光変調器。
  15. 【請求項15】 前記振幅変調器が非線型媒体で作られ
    た共振空洞構造であり、その非線型な屈折率がそこに送
    られた放射の部分の強度に依存して変化することを特徴
    とする請求項14に記載の偏光変調器。
  16. 【請求項16】 デジタル惰報信号の各ビット間隔内
    で、前記デジタル情報信号により変調された光搬送波の
    偏光状態を変える手段を含む偏光スイッチング伝送シス
    テムであって、偏光状態を変える前記手段が前記請求項
    のいずれか一つに記載の偏光変調器を含むことを特徴と
    する該偏光スイッチング伝送システム。
  17. 【請求項17】 デジタル報信号の各論理レベルが偏
    光の異なる状態に対応するように、そのデジタル情報信
    号が光搬送波の偏光状態を偏光変調器において変調する
    偏光変調伝送システムであって、この偏光変調器が請求
    項1乃至15のいずれか一つに記載の変調器であること
    を特徴とする該偏光変調伝送システム。
  18. 【請求項18】 偏光変調器により変えられた偏光状態
    を有する光信号が試料に送られ、試料の光学特性を決定
    するシステムであって、その偏光変調器が請求項1乃至
    15のいずれか一つに記載の変調器であることを特徴と
    する該試料の光学特性を決定するシステム。
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