JPH0862094A - 光変調器のαパラメータの計測方法 - Google Patents

光変調器のαパラメータの計測方法

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JPH0862094A
JPH0862094A JP19811094A JP19811094A JPH0862094A JP H0862094 A JPH0862094 A JP H0862094A JP 19811094 A JP19811094 A JP 19811094A JP 19811094 A JP19811094 A JP 19811094A JP H0862094 A JPH0862094 A JP H0862094A
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JP
Japan
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light
voltage
optical modulator
parameter
wavelength
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JP19811094A
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Masaharu Doi
正治 土居
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】小さい振幅の高周波電圧によってαパラメータ
を精度良く計測することを目的とする。 【構成】印加される交流電圧に応じて強度変調された出
力光が得られる光変調器12のαパラメータの計測方法
であって、光変調器12に、中心電圧が光変調器の電気
−光特性の最大点若しくは最小点又はそれらの近傍とな
るように交流電圧を印加し、得られた出力光の波長スペ
クトルを解析し、前記出力光の第0次波長光と第1次波
長光の強度の比と、交流電圧の振幅との関係から、αパ
ラメータを求める方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光変調器のαパラメー
タの計測方法に関する。近年において、光通信又は情報
処理の分野での利用のために、ニオブ酸リチウム(Li
NbO3 )の結晶からなる基板上にチタン(Ti)の拡
散による光導波路を形成した光変調器の研究開発がなさ
れている。
【0002】光変調器において、光ファイバの非線形光
学効果などの影響が無視できない場合には、光変調器か
らの出力光波形の波長チャーピングの値をある範囲内に
抑える必要がある。そのためには、まず、光変調器の波
長チャーピングの量を把握する必要があり、これを表す
パラメータとしてαパラメータがある。したがって、こ
のαパラメータの値を精度良く計測することが望まれ
る。
【0003】なお、波長チャーピングは波長のゆらぎで
あり、これによって波形の劣化などをもたらし、通信に
悪影響を及ぼす。
【0004】
【従来の技術】従来におけるαパラメータの計測方法に
ついて、本発明に係る計測装置1を示す図1を参照して
説明する。
【0005】図6は光変調器のパラメータを示す図、図
7は従来の解析シートを示す図、図8は光変調器のV−
I特性を示す図である。図1において、レーザ光源11
からの光は光ファイバ19を通って光変調器12に入射
し、光変調を受けて光ファイバ20から出力される。光
変調器12からの出力光は、掃引型のファブリ・ペロー
干渉計15によって分光され、その出力光が光ディテク
タ16によって検出され、オシロスコープ17のY軸端
子に入力される。
【0006】ファブリ・ペロー干渉計15は、2つのミ
ラーが互いに平行に向かい合うように配置されており、
これらのミラーの間に光変調器12からの出力光が入射
する。ファブリ・ペロー干渉計15からは、ミラー間の
距離に応じた波長の光が取り出されるが、一方のミラー
が、発信器18から出力されるノコギリ波信号S1に応
じて軸方向に往復移動を繰り返すので、ノコギリ波信号
S1の振幅に応じてスイープされた波長成分の光が連続
的に繰り返して取り出される。
【0007】オシロスコープ17のX軸端子には、上述
のノコギリ波信号S1が入力されているので、オシロス
コープ17の画面には、X軸を光の波長とし、Y軸を光
の強度とした出力光の波長スペクトルが表示される。
【0008】この波長スペクトルの中の第0次波長光と
第1次波長光の強度の比に基づいて、αパラメータが計
測される。ここで、αパラメータについて説明する。
【0009】αパラメータは、強度変調ファクターと位
相変調ファクターとの度合いを表したものであり、一般
的に次の(1)式で定義される。 α=∂na /∂nb ……(1) ここで、na 及びnb は、複素屈折率nの実数部分と虚
数部分であり、次の(2)式で表される。
【0010】n=na +j・nb ……(2) na は位相変化に関係し、nb は強度変化に関係する。
(1)式は次の(3)式のように変形される。
【0011】 α=(dφ/dt)/(1/E・dE/dt) ……(3) ここで、φは位相であり、Eは電界強度成分である。図
6に示す光変調器12において、光変調器12への入力
光及び光導波路31,32への入力光の各電界成分をE
i、Ea、Ebとすると、これらは次の(4)(5)
(6)式で表される。
【0012】
【数1】
【0013】ここで、Γ(t)は変調の深さを示し、
a,bは各光導波路における変調効率を示す。a+b=
1である。また、光変調器12の出力光の電界成分Ec
は、次の(7)式で表される。
【0014】
【数2】
【0015】この(7)式に上述の(5)(6)式を代
入して整理すると次の(8)式が得られる。
【0016】
【数3】
【0017】(8)式から、振幅Eと位相φの成分を抜
き出すと次の(9)(10)式が得られる。
【0018】
【数4】
【0019】(9)(10)式から(dφ/dt)及び
(1/E・dE/dt)を求め、上述の(3)式に代入
すると、次の(11)式が得られる。
【0020】
【数5】
【0021】また、光の強度は電界成分の絶対値の2乗
であるから、(9)式の右辺を2乗することにより、規
格化された光の強度Iは、次の(12)式のように示す
ことができる。
【0022】
【数6】
【0023】ここで、cot =cos/sin であるから、(1
2)式からcot を求めて(11)式に代入すると、次の
(13)式が得られる。
【0024】
【数7】
【0025】ここで、光変調器は、実用時にはI=0.
5で使用されるので、αパラメータをI=0.5におけ
るものと定義し、a+b=1であることを考慮すると、
結局、αの値は次の(14)式によって定義される。
【0026】α=|a−b| ……(14) αを種々の値に決定すると、そのαの値に応じてa,b
が決定される。一方、Γ(t)=θ0 +Δθsin ωm t
、a+b=1として、上述の(7)式に代入し、それ
を整理することによって次の(15)式が得られる。
【0027】
【数8】
【0028】なお、θ0 はバイアス電圧VDCの大きさ
に、Δθは強度変調のために印加する交流電圧VACの振
幅に、それぞれ比例する。光の強度は電界成分の絶対値
の2乗であるから、(15)式から電界成分を抜き出し
て各周波数成分fn についての光強度を求めると、次の
(16)式が得られる。
【0029】
【数9】
【0030】(16)式から、種々のαの値について、
第0次波長光と第1次波長光の強度の比f1 /f0 (=
Rs)を求めることができる。図8に示すように、従来
においては、光変調器を実際に使用するときと同じバイ
アス電圧VDCを与えて動作点とし、つまり(16)式に
おけるθ0 =π/2とし、正弦波の高周波電圧VACを印
加し、その出力光を解析していた。なお、θ0=π/2
においてはI=0.5である。
【0031】その場合には、図7に示すように、第0次
波長光と第1次波長光の強度の比f 1 /f0 は、印加す
る高周波電圧VACの振幅が小さいとき、例えばVπ程度
のときには、すなわちΔθが0.5π程度のときには、
αパラメータの値の違いによる特性の相違がほとんど現
れない。換言すれば、αパラメータを評価するに際し
て、高周波電圧VACの振幅がVπ程度では評価が困難で
ある。αパラメータを正確に評価するには、振幅を2V
πに近い値、すなわちΔθをπに近い値まで上げる必要
がある。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、θ0 =π/2となるようにバイアス電圧V
DCを与えてαパラメータを計測していたので、高周波電
圧VACの振幅が小さいときにはαパラメータの計測精度
が悪く、計測精度を高めるためには高周波電圧V ACの振
幅を大きくする必要がある。
【0033】高周波電圧VACとして、比較的低い周波数
の高周波電圧VACであれば、振幅の大きい電圧VACを印
加することはそれ程困難ではない。しかし、波長スペク
トルの分解能は、ファブリ・ペロー干渉計15の分解能
及び光源の波長広がりに依存し、ある程度高い周波数の
電圧VACを用いる必要がある。そうすると、振幅の大き
い高周波電圧VACを得ることが困難となり、従来の計測
方法ではαパラメータを精度良く計測することができな
かった。
【0034】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、小さい振幅の高周波電圧によってαパラメータを
精度良く計測することを目的とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る方
法は、印加される交流電圧に応じて強度変調された出力
光が得られる光変調器のαパラメータの計測方法であっ
て、前記光変調器に、中心電圧が前記光変調器の電気−
光特性の最大点若しくは最小点又はそれらの近傍となる
ように交流電圧を印加し、得られた出力光の波長スペク
トルを解析し、前記出力光の第0次波長光と第1次波長
光の強度の比と、前記交流電圧の振幅との関係から、前
記αパラメータを求める方法である。
【0036】請求項2の発明に係る方法は、印加される
交流電圧に応じて強度変調された出力光が得られる光変
調器のαパラメータの計測方法であって、前記光変調器
に交流電圧を印加する交流電源と、前記交流電圧の動作
点を決めるためのバイアス電圧を印加する直流電源と、
前記光変調器からの出力光の波長スペクトルを解析する
解析手段と、種々のαパラメータについて、出力光の第
0次波長光と第1次波長光の強度の比と、前記交流電圧
の振幅との関係をグラフに示した解析シートと、を備
え、前記解析手段によって得られた第0次波長光と第1
次波長光の強度の比と、前記交流電圧の振幅とのデータ
を前記解析シート上にプロットし、プロットされた位置
に応じて前記光変調器のαパラメータを求める方法であ
る。
【0037】請求項3の発明に係る方法は、前記バイア
ス電圧を、前記光変調器の電気−光特性の最大点若しく
は最小点、又はそれらの近傍となるように設定する方法
である。
【0038】
【作用】光変調器のV−I特性の最大点(山の頂点)又
は最小点(谷の頂点)又はその近傍を動作点として交流
電圧を印加するので、従来と比較して強度変調の大きさ
が小さくなり、その分、位相変調の量が増加する。
【0039】αパラメータは位相変調の度合いを示すパ
ラメータであるため、従来と比較して振幅の小さい交流
電圧によって同じだけの位相変調量を得ることができ、
交流電圧の振幅を同じとすると、本発明の方法による方
がαパラメータを精度良く測定することができる。
【0040】
【実施例】図1は本発明に係る計測装置1を示すブロッ
ク図、図2は光変調器12へのバイアス電圧VDC及び高
周波電圧VACの印加方法を示す図、図3は光変調器のV
−I特性及び動作点を示す図である。なお、従来の技術
の項で説明した事項については、ここでの説明を省略し
又は簡略化する。
【0041】図1において、レーザ光源11からの光は
光変調器12に入射し、光変調を受けてファブリ・ペロ
ー干渉計15に入射する。ファブリ・ペロー干渉計15
には発信器18からのノコギリ波信号S1が入力され、
このノコギリ波信号S1に応じた波長の光がファブリ・
ペロー干渉計15から出力され、光ディテクタ16によ
って各波長の光強度が検出され、オシロスコープ17の
Y軸端子に入力される。
【0042】オシロスコープ17のX軸端子には、上述
のノコギリ波信号S1が入力されているので、オシロス
コープ17の画面には、X軸を光の波長とし、Y軸を光
の強度とした出力光の波長スペクトルが表示される。ま
た、図示しない演算装置によって、波長スペクトルの中
の第0次波長光と第1次波長光の強度の比が演算され、
演算結果が画面に表示される。
【0043】図2において、マッハツェンダ型の光変調
器12は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )の結晶か
らなる基板30上に、チタン(Ti)の拡散によってY
分岐形の光導波路31,32を形成し、光導波路31,
32の上に、進行波用の電極35及び接地用の電極36
を装荷したものである。
【0044】進行波用の電極35の入力側35aには、
フィルタ(バイアスT)41を介して交流電源13によ
る高周波電圧VACが印加され、出力側35bには、フィ
ルタ42を介して直流電源14によるバイアス電圧VDC
が印加されている。これによって、バイアス電圧VDC
高周波電圧VACとが重畳される。なお、フィルタ42に
は50オームの終端抵抗器が接続されている。
【0045】本実施例の計測方法においては、バイアス
電圧VDCを、動作点がV−I特性の山の頂点(最大点)
PS1又は谷の頂点(最小点)PS2となるように与え
る。頂点PS1ではI=1、θ0 =0であり、頂点PS
2ではI=0、θ0 =πである。
【0046】図3に示す例では、動作点が山の頂点PS
1となるようにバイアス電圧VDCを与えてある。図3に
示すように、高周波電圧VACによる変調光は、振幅が小
さくなるが、周波数は2倍となる。この状態で、種々の
振幅の高周波電圧VACについて、光ディテクタ16で検
出される波長スペクトル中の第0次波長光と第1次波長
光の強度の比の値Rsを求める。
【0047】図4及び図5は本実施例において用いられ
るαパラメータ解析シートSH1,2を示す図である。
各αパラメータ解析シートSH1,2は、それぞれ、θ
0 =0、θ0 =πの場合を示す。
【0048】図4に示すαパラメータ解析シートSH1
上に、上で求めた強度の比の値Rsをプロットし、プロ
ットされた点から想定される曲線の位置からαの値を決
定する。このとき、曲線が一致すれば、その一致した曲
線のαの値が求めるαの値であり、一致しない場合に
は、内挿又は外挿などによってαを決定する。
【0049】また、動作点が谷の頂点PS2となるよう
にバイアス電圧VDCを与えた場合には、図5に示すαパ
ラメータ解析シートSH2を用い、この上に求めた強度
の比の値Rsを同様にプロットしてαの値を決定する。
【0050】上述の実施例によると、光変調器12のV
−I特性の山の頂点PS1又は谷の頂点PS2を動作点
として高周波電圧VACを印加するので、従来と比較して
強度変調の大きさが小さくなり、その分、位相変調の量
が増加する。αパラメータは位相変調の度合いを示すパ
ラメータであるため、従来と比較して振幅の小さい高周
波電圧VACによって同じだけの位相変調量を得ることが
できる。したがって、高周波電圧VACの振幅を同じとす
ると、本実施例の方法による方がαパラメータを精度良
く測定することができる。
【0051】図4及び図5に示すαパラメータ解析シー
トSH1,2で明らかなように、Δθが小さくても、例
えば0.5π程度であっても、αパラメータの値の違い
によって特性が大きく相違し、αパラメータを精度良く
計測することができる。したがって、小さい振幅の高周
波電圧VACによって、αパラメータを精度良く計測する
ことができる。
【0052】上述の実施例においては、光変調器12の
V−I特性の山の頂点PS1又は谷の頂点PS2を動作
点として高周波電圧VACを印加したが、頂点PS1又は
頂点PS2の近傍であってもよい。αパラメータ解析シ
ートSH1,2を用いたが、得られた強度の比の値Rs
に基づいて、演算によってαパラメータの値を自動的に
演算するように構成してもよい。分光器としてファブリ
・ペロー干渉計15を用いたが、これに代えて回折格子
を用いてもよい。その他、計測装置1の構成、操作方
法、手順などは、本発明の主旨に沿って種々変更するこ
とができる。
【0053】
【発明の効果】請求項1乃至請求項3の発明によると、
小さい振幅の高周波電圧によってαパラメータを精度良
く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る計測装置を示すブロック図であ
る。
【図2】光変調器へのバイアス電圧VDC及び高周波電圧
ACの印加方法を示す図である。
【図3】光変調器のV−I特性及び動作点を示す図であ
る。
【図4】本実施例において用いられるαパラメータ解析
シートの例を示す図である。
【図5】本実施例において用いられるαパラメータ解析
シートの例を示す図である。
【図6】光変調器のパラメータを示す図である。
【図7】従来の解析シートを示す図である。
【図8】光変調器のV−I特性を示す図である。
【符号の説明】
1 計測装置 12 光変調器 13 交流電源 14 直流電源 15 ファブリ・ペロー干渉計(解析手段) 16 光ディテクタ(解析手段) 17 オシロスコープ(解析手段) 18 発信器(解析手段) SH1,2 αパラメータ解析シート(解析シート)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】印加される交流電圧に応じて強度変調され
    た出力光が得られる光変調器のαパラメータの計測方法
    であって、 前記光変調器に、中心電圧が前記光変調器の電気−光特
    性の最大点若しくは最小点又はそれらの近傍となるよう
    に交流電圧を印加し、得られた出力光の波長スペクトル
    を解析し、 前記出力光の第0次波長光と第1次波長光の強度の比
    と、前記交流電圧の振幅との関係から、前記αパラメー
    タを求める、 ことを特徴とする光変調器のαパラメータの計測方法。
  2. 【請求項2】印加される交流電圧に応じて強度変調され
    た出力光が得られる光変調器のαパラメータの計測方法
    であって、 前記光変調器に交流電圧を印加する交流電源と、 前記交流電圧の動作点を決めるためのバイアス電圧を印
    加する直流電源と、 前記光変調器からの出力光の波長スペクトルを解析する
    解析手段と、 種々のαパラメータについて、出力光の第0次波長光と
    第1次波長光の強度の比と、前記交流電圧の振幅との関
    係をグラフに示した解析シートと、 を備え、 前記解析手段によって得られた第0次波長光と第1次波
    長光の強度の比と、前記交流電圧の振幅とのデータを前
    記解析シート上にプロットし、プロットされた位置に応
    じて前記光変調器のαパラメータを求める、 ことを特徴とする光変調器のαパラメータの計測方法。
  3. 【請求項3】前記バイアス電圧を、前記光変調器の電気
    −光特性の最大点若しくは最小点、又はそれらの近傍と
    なるように設定する、 ことを特徴とする請求項2記載の光変調器のαパラメー
    タの計測方法。
JP19811094A 1994-08-23 1994-08-23 光変調器のαパラメータの計測方法 Withdrawn JPH0862094A (ja)

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