JPH08201738A - 光集積変調素子及びその駆動方法並びに光変調方法 - Google Patents

光集積変調素子及びその駆動方法並びに光変調方法

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JPH08201738A
JPH08201738A JP1003495A JP1003495A JPH08201738A JP H08201738 A JPH08201738 A JP H08201738A JP 1003495 A JP1003495 A JP 1003495A JP 1003495 A JP1003495 A JP 1003495A JP H08201738 A JPH08201738 A JP H08201738A
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JP
Japan
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optical
modulator
light
integrated
sec
Prior art date
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Pending
Application number
JP1003495A
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English (en)
Inventor
Toshio Ito
敏夫 伊藤
Naoto Yoshimoto
直人 吉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 20Gbit/sec のNRZ信号(帯域14GH
z程度)から40Gbit/sec のNRZ変調光を得ること
ができる光集積変調素子及びその駆動方法並びに光変調
方法を提供する。 【構成】 入力光を10GHzの「1010……」の方
形波もしくは類似の電気信号が加えられた光スイッチ1
2で変調して10Gbit/sec のRZ方式の2つの光に分
波し、該分波された光を20Gbit/sec のNRZ方式の
電気信号が加えられた強度変調器14,15でそれぞれ
変調して40Gbit/sec のRZ方式の2つの信号光を得
て、さらにこれらを3dBカプラ18で合波して40G
bit/secのNRZ方式の変調光を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気信号による駆動が
容易で優れた光変調特性を有する光集積変調素子及びそ
の駆動方法並びに光変調方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、21世紀の高度な情報通信サービ
スに向けて、光通信技術を用いた高速・広帯域通信網の
構築が期待されており、伝送路におけるビットレートを
上げるために40Gbit/sec を越えるような単体光変調
器の研究がなされている。しかしながら、電気信号によ
る駆動を考えた場合、実際に光を40Gbit/sec で変調
することは容易ではなく、例えば20Gbit/sec で変調
し、これを多重化することにより実現する方法がある。
【0003】図2は従来の光集積変調素子の一例、ここ
ではF.Zamkotsian, K.Sato, H.Okamoto, K.Kishi, I.Ko
taka, M.Yamamoto, Y.Kondo, H.Yasaka, Y.Yoshikuni a
nd K.Oe,“An InP-based optical multiplexer intergr
ated with modulators for 100 Gbit/s transmission”
ECOC 94 Proc. V-4, Post-deadline Papers, pp.105-10
8, Firenze, Italy, Sep., 25-29, 1994に開示された例
を示す。
【0004】同図において、1は入力端、2,3は3d
Bカプラ、4,5は強度変調器、6,7は強度変調器
4,5の電極、8は出力端であり、各要素は光導波路に
よって接続されている。
【0005】図3は従来の光集積変調素子における変調
のようすを説明する波形図である。入力端1から入力さ
れたCW光aは3dBカプラ2によって2つのCW光
b,cに分波される。電極6,7にそれぞれ20Gbit/
sec のRZ(return to zero)方式の電気信号d,eを
加えて、強度変調器4,5により前記2つのCW光b,
cを強度変調してやると、20Gbit/sec のRZ方式の
信号光f,gが得られる。この2つの信号光f,gは3
dBカプラ3により合波され、40Gbit/sec のNRZ
(non return to zero)方式の変調光hとなって出力端
8より出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の光集積
変調素子及びその駆動方法並びに光変調方法では、強度
変調器に印加する電気信号はRZ方式であり、40Gbi
t/sec のNRZ方式の変調光を得るには20Gbit/sec
のRZ方式の電気信号が必要となるが、20Gbit/sec
のRZ方式の電気信号が要求する帯域は28GHz程度
で、40Gbit/sec のNRZ方式の信号光に要求される
帯域と変わらず、単体光変調器を用いて40Gbit/sec
のNRZ方式の電気信号により直接変調する場合と同じ
帯域が素子、アンプ等に要求されるという問題があっ
た。
【0007】また、データや映像を含む多彩なサービス
に効率良く適用できる多重化方式であって、1988年に国
際標準となったSDH(Synchronous Digital Hierarc
h)伝送方式では、局内・局間の全ての光インタフェー
スにスクランブルド2値のNRZ方式が適用されている
が、これは従来のRZ方式がデータ速度に対して2倍の
速度を有する高速回路部を必要とするためである。
【0008】さらにまた、情報論理回路部は通常、NR
Z方式の信号で動作しているため、前述の光集積変調素
子及びその駆動方法並びに光変調方法ではNRZ方式か
らRZ方式への変換回路が必要になるという問題があっ
た。
【0009】本発明の目的は、20Gbit/sec のNRZ
信号(帯域14GHz程度)から40Gbit/sec のNR
Z変調光を得ることができる光集積変調素子及びその駆
動方法並びに光変調方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項1では、半導体基板上に形成された
複数の光機能要素及びこれらの間を接続する光導波路か
らなり、入力光を外部から供給される電気信号に従って
変調して出力する光集積変調素子において、光機能要素
として、入力光を少なくとも1対2に分波する光スイッ
チと、該分波された光の強度を外部から供給される電気
信号に従ってそれぞれ変調する複数の強度変調器と、該
変調後の光を合波して出力する光カプラとを備えた光集
積変調素子を提案する。
【0011】また、請求項2では、強度変調器の代わり
に少なくとも1入力1出力を有する第2の光スイッチを
用いた請求項1記載の光集積変調素子を提案する。
【0012】また、請求項3では、強度変調器の代わり
に少なくとも1入力2出力を有する第2の光スイッチを
用いるとともに、各第2の光スイッチの出力のうち光カ
プラに接続されない出力を光/電気変換機能素子にそれ
ぞれ接続した請求項1記載の光集積変調素子を提案す
る。
【0013】また、請求項4では、各第2の光スイッチ
の出力のうち光カプラに接続されない出力を別の光カプ
ラもしくは光スイッチで合波して光/電気変換機能素子
に接続した請求項3記載の光集積変調素子を提案する。
【0014】また、請求項5では、光カプラの代わりに
光を少なくとも2対1に合波する第3の光スイッチを用
いた請求項1乃至4いずれか記載の光集積変調素子を提
案する。
【0015】また、請求項6では、請求項1乃至5いず
れか記載の光集積変調素子の駆動方法において、光スイ
ッチを「101010……」の方形波もしくは類似の電
気信号で駆動するとともに、複数の強度変調器又は第2
の光スイッチをNRZ方式あるいはRZ方式の電気信号
で駆動する光集積変調素子の駆動方法を提案する。
【0016】また、請求項7では、入力光を「1010
10……」の方形波もしくは類似の電気信号に従って複
数の光に分波し、該分波した光をそれぞれNRZ方式あ
るいはRZ方式の電気信号に従って変調し、該変調後の
光を全て合波する光変調方法を提案する。
【0017】
【作用】本発明の請求項1によれば、入力光は光スイッ
チにより少なくとも1対2に分波され、該分波された光
の強度が複数の強度変調器によりそれぞれ外部から供給
される電気信号に従ってそれぞれ変調され、該変調後の
光が光カプラにより合波されて出力されるため、例えば
20Gbit/sec のNRZ信号に対応した帯域しか持たな
い素子、アンプ等により2倍の40Gbit/sec の高速N
RZ変調光を得ることができる。
【0018】また、請求項2によれば、強度変調器を光
スイッチに置き換えることができ、強度変調器にかかる
製造工程を簡略化できる。また、請求項3によれば、強
度変調器を光スイッチに置き換えることができ、強度変
調器にかかる製造工程を簡略化できるとともに、変調結
果を個別にモニタできる。また、請求項4によれば、出
力変調光をモニタできる。また、請求項5によれば、光
カプラを光スイッチに置き換えることができ、光カプラ
にかかる製造工程を簡略化できる。
【0019】また、請求項6によれば、光スイッチが
「101010……」の方形波もしくは類似の電気信号
で駆動されるとともに、複数の強度変調器又は第2の光
スイッチがNRZ方式あるいはRZ方式の電気信号で駆
動されるため、例えば20Gbit/sec のNRZ信号に対
応した帯域しか持たない素子、アンプ等で2倍の40G
bit/sec の高速NRZ変調光を得ることができる。
【0020】また、請求項7によれば、入力光が「10
1010……」の方形波もしくは類似の電気信号に従っ
て複数の光に分波され、該分波された光がそれぞれNR
Z方式あるいはRZ方式の電気信号に従って変調され、
該変調後の光が全て合波されるため、例えば20Gbit/
sec のNRZ信号に対応した帯域しか持たない素子、ア
ンプ等で2倍の40Gbit/sec の高速NRZ変調光を得
ることができる。
【0021】
【実施例】図1は本発明の光集積変調素子の第1の実施
例を示すもので、図中、11は入力端、12は1×2
(1入力2出力)の光スイッチ、13は光スイッチ12
の電極、14,15は強度変調器、16,17は強度変
調器14,15の電極、18は3dBカプラ、19は出
力端である。前記各要素は光導波路によって接続されて
おり、1つの半導体基板上に集積されている。
【0022】光スイッチ12としては図4に示すような
方向性結合器形あるいはマッハ・ツェンダ形のものが考
えられ、また、強度変調器16,17としては図5に示
すような構造が考えられる。光スイッチ及び強度変調器
のコアと光導波路のコアとは共通でも差し支えなく、例
えばウエル(well)がInGaAlAsで厚さ90オン
グストローム、バリア(barrier )がInAlAsで厚
さが50オングストロームのMQW構造が考えられる。
また、電極としては図4、図5に示した集中定数形式の
ものの外、分布定数形式のものでも構わない。また、光
スイッチ、強度変調器とも、図4、図5のようなリッジ
構造のものの外、埋め込み構造のものでも同様な効果が
ある。
【0023】図6は本発明の光集積変調素子における変
調のようすを説明する波形図である。入力端11から入
力されたCW光iは10GHzの「1010……」の方
形波もしくは類似の電気信号が加えられた光スイッチ1
2で変調され、10Gbit/sec のRZ方式の2つのCW
光j,kに分波される。電極16,17にそれぞれ20
Gbit/sec のNRZ方式の電気信号m,nを加えて、強
度変調器14,15により前記2つのCW光j,kを強
度変調してやると、40Gbit/sec のRZ方式の2つの
信号光p,qが得られる。この2つの信号光p,qは3
dBカプラ18により合波され、40Gbit/sec のNR
Z方式の変調光rとなって出力端19より出力される。
【0024】このように本実施例によれば、20Gbit/
sec のNRZ信号に対応した帯域しか持たない素子、ア
ンプ等により40Gbit/sec の高速NRZ変調光を得る
ことができる。
【0025】図7は本発明の第2の実施例を示すもの
で、ここでは第1の実施例における強度変調器14,1
5の代わりに1×1(あるいは1×2もしくは2×2)
の光スイッチ21,22を用いることにより、強度変調
器にかかる製造工程を簡略化するようになしたもので、
その他の構成・動作は第1の実施例と同様である。
【0026】図8は本発明の第3の実施例を示すもの
で、ここでは第2の実施例における3dBカプラ18の
代わりに2×1の光スイッチ23を用いることにより、
強度変調器とともに光カプラにかかる製造工程を簡略化
するようになしたものである。なお、その他の構成・動
作は該光スイッチ23のクロス、バー出力がほぼ均等に
出力される電圧を電極24に印加する点を除いて第1の
実施例と同様である。
【0027】図9は本発明の第4の実施例を示すもの
で、ここでは第1の実施例における強度変調器14,1
5の代わりに1×2の光スイッチ21,22を用いると
ともに、その2つの出力のうち3dBカプラ18に接続
されない方の出力に光/電気変換機能素子25,26を
接続することにより、変調結果を個別にモニタできるよ
うになしたもので、その他の構成・動作は第1の実施例
と同様である。
【0028】図10は本発明の第5の実施例を示すもの
で、ここでは第1の実施例における強度変調器14,1
5の代わりに1×2の光スイッチ21,22を用いると
ともに、その2つの出力のうち3dBカプラ18に接続
されない方の出力に3dBカプラ27及び光/電気変換
機能素子25を接続することにより、出力変調光をモニ
タできるようになしたもので、その他の構成・動作は第
1の実施例と同様である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
えば20Gbit/sec のNRZ信号に対応した帯域しか持
たない素子、アンプ等により2倍の40Gbit/sec の高
速NRZ変調光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光集積変調素子の第1の実施例を示す
構成図
【図2】従来の光集積変調素子の一例を示す構成図
【図3】従来の光集積変調素子における変調のようすを
説明する波形図
【図4】光スイッチの一例を示す構成図
【図5】強度変調器の一例を示す構成図
【図6】本発明の光集積変調素子における変調のようす
を説明する波形図
【図7】本発明の光集積変調素子の第2の実施例を示す
構成図
【図8】本発明の光集積変調素子の第3の実施例を示す
構成図
【図9】本発明の光集積変調素子の第4の実施例を示す
構成図
【図10】本発明の光集積変調素子の第5の実施例を示
す構成図
【符号の説明】
11…入力端、12,21,22,23…光スイッチ、
13,16,17,24…電極、14,15…強度変調
器、18,27…3dBカプラ、19…出力端,25,
26…光/電気変換機能素子。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数の光機能
    要素及びこれらの間を接続する光導波路からなり、入力
    光を外部から供給される電気信号に従って変調して出力
    する光集積変調素子において、 光機能要素として、 入力光を少なくとも1対2に分波する光スイッチと、 該分波された光の強度を外部から供給される電気信号に
    従ってそれぞれ変調する複数の強度変調器と、 該変調後の光を合波して出力する光カプラとを備えたこ
    とを特徴とする光集積変調素子。
  2. 【請求項2】 強度変調器の代わりに少なくとも1入力
    1出力を有する第2の光スイッチを用いたことを特徴と
    する請求項1記載の光集積変調素子。
  3. 【請求項3】 強度変調器の代わりに少なくとも1入力
    2出力を有する第2の光スイッチを用いるとともに、各
    第2の光スイッチの出力のうち光カプラに接続されない
    出力を光/電気変換機能素子にそれぞれ接続したことを
    特徴とする請求項1記載の光集積変調素子。
  4. 【請求項4】 各第2の光スイッチの出力のうち光カプ
    ラに接続されない出力を別の光カプラもしくは光スイッ
    チで合波して光/電気変換機能素子に接続したことを特
    徴とする請求項3記載の光集積変調素子。
  5. 【請求項5】 光カプラの代わりに光を少なくとも2対
    1に合波する第3の光スイッチを用いたことを特徴とす
    る請求項1乃至4いずれか記載の光集積変調素子。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5いずれか記載の光集積変
    調素子の駆動方法において、 光スイッチを「101010……」の方形波もしくは類
    似の電気信号で駆動するとともに、 複数の強度変調器又は第2の光スイッチをNRZ方式あ
    るいはRZ方式の電気信号で駆動することを特徴とする
    光集積変調素子の駆動方法。
  7. 【請求項7】 入力光を「101010……」の方形波
    もしくは類似の電気信号に従って複数の光に分波し、 該分波した光をそれぞれNRZ方式あるいはRZ方式の
    電気信号に従って変調し、 該変調後の光を全て合波することを特徴とする光変調方
    法。
JP1003495A 1995-01-25 1995-01-25 光集積変調素子及びその駆動方法並びに光変調方法 Pending JPH08201738A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023233599A1 (ja) * 2022-06-01 2023-12-07 日本電信電話株式会社 光スイッチ

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023233599A1 (ja) * 2022-06-01 2023-12-07 日本電信電話株式会社 光スイッチ

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