JPH09230293A - 光ファイバ型変調装置 - Google Patents

光ファイバ型変調装置

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JPH09230293A
JPH09230293A JP3254096A JP3254096A JPH09230293A JP H09230293 A JPH09230293 A JP H09230293A JP 3254096 A JP3254096 A JP 3254096A JP 3254096 A JP3254096 A JP 3254096A JP H09230293 A JPH09230293 A JP H09230293A
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JP
Japan
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optical fiber
polarization
modulator
optical
modulation
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Pending
Application number
JP3254096A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Nakamura
一則 中村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPH09230293A publication Critical patent/JPH09230293A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/011Devices 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 for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変調速度を大幅に向上させ、変調度も従来の
ものに劣らない光ファイバ型変調装置を提供する。 【解決手段】 コア3の外周にクラッド5を備えた石英
系の光ファイバ2であって、光ファイバ2のクラッド5
にコア3を挟んで対称の位置に光ファイバ2の長手方向
に2つの孔9が設けられていて、2つの孔9にそれぞれ
金属線からなる電極11が挿入されていて、かつ光ファ
イバ2はそれを構成する成分の双極子が所定の方向に揃
えられていて、偏波依存性のある線形の電気光学効果を
有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
た光ファイバ型変調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信において光の変調は最も重要な要
素の一つである。今日行われている一般的な光の変調方
法は光の強度を変調するもので、光源の出力を直接変動
させる方法や光源からの光を干渉系に入射し干渉系出力
を変化させる方法などが知られている。近年、それらの
中で有用な他の方法として光の偏波面を変調する方法が
提案されている。光の偏波面を変調する方法は光ファイ
バを用いてきわめて簡便に変調が行えることと、偏波面
の変動が一般的には光の強度に影響を与えないので、強
度変調方法との重畳が可能である点がこの偏波面変調方
法の利点となっている。この偏波面変調方法には光ファ
イバに側圧を加えて伝搬する光の偏波面に変動を加える
方法や、光ファイバの側面に圧電効果を持つ材料を密着
させ、この圧電素子に電圧を印加して弾性波を光ファイ
バ中に送りこの弾性的な作用により光ファイバ中の伝搬
光の偏波面を変調する方法が報告されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の偏波面
を変調する方法の問題点としては変調速度が遅いことが
挙げられる。前者の側圧方法では2MHz程度、後者の
圧電素子の方法でも数10MHz程度の搬送周波数の変
調しか達成されていない。またもう一つの問題点として
変調度が小さい点があり、一般に数%から最大でも10
%以下の変調度に留まっていることである。
【0004】本発明は上記の課題を解決し、変調速度を
大幅に向上させ、変調度も従来のものに劣らない光ファ
イバ型変調装置を提供することを目的とするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。
【0006】本発明のうち請求項1の光ファイバ型変調
装置は、コアの外周にクラッドを備えた石英系の光ファ
イバであって、前記光ファイバのクラッドにコアを挟ん
で対称の位置に光ファイバの長手方向に2つの孔が設け
られていて、前記2つの孔にそれぞれ金属線からなる電
極が挿入されている光ファイバ型変調装置において、前
記光ファイバは光ファイバを構成する成分の双極子が所
定の方向に揃えられていて、偏波依存性のある線形の電
気光学効果を有していることを特徴とする。
【0007】本発明のうち請求項2の光ファイバ型変調
装置は、偏波依存性のある線形の電気光学効果を有して
いる光ファイバに入射される光源の偏波面が前記光ファ
イバの線形の電気光学効果の主軸に対して平行または垂
直にならないように所定の角度を有して入射されること
を特徴とする。
【0008】本発明のうち請求項3の光ファイバ型変調
装置は、偏波依存性のある線形の電気光学効果を有して
いる光ファイバのクラッドに金属線からなる電極がコア
を挟んで対称の位置に2本挿入されている光ファイバが
少なくとも2本それぞれの線形の電気光学効果の主軸が
平行または垂直にならない所定の角度で接続されている
ことを特徴とする。
【0009】本発明のうち請求項4の光ファイバ型変調
装置は、所定の角度が45°であることを特徴とする。
【0010】本発明のうち請求項5の光ファイバ型変調
装置は、金属線からなる電極が挿入されている2つの孔
にそれぞれ損失特性を有するジェリが封入されているこ
とを特徴とする。
【0011】本発明の請求項1の光ファイバ型変調装置
によれば、本発明に用いられる光ファイバは光ファイバ
を構成する成分の双極子が所定の方向に揃えられてい
て、偏波依存性のある線形の電気光学効果を有してい
て、光が伝搬するコアを挟んでほぼ対象の位置に2つ孔
が設けられている。2つの孔に挿入された電極に電圧を
印加すると線形の電気光学効果により屈折率の変化が生
じる。この屈折率の変化は、電極と平行な偏波成分と、
電極と直角な偏波成分とは受ける屈折率の変化に差が生
じる。その結果、伝搬光の偏波面が変化する。伝搬光の
偏波面の変化は、変調装置の出力側に偏波依存性のある
透過特性をもつ光学素子を接続して光検出器で受光する
と、偏波変動を受けた光は強度変動として検出される。
【0012】本発明の請求項2の光ファイバ型変調装置
によれば、変調装置に入射される光源の偏波面が光ファ
イバの線形の電気光学効果の主軸に対して平行または垂
直とならないように所定の角度を有して入射されるの
で、入射された光の偏波面が主軸に対して傾いている分
主軸との関係に基づく影響を軽減して変調されることに
なる。光源の偏波面を傾ける手段としては、光源の後段
に偏波制御器を設けることによって達成される。
【0013】本発明の請求項3の光ファイバ型変調装置
によれば、電気光学効果の主軸が平行または垂直になら
ない所定の角度で少なくとも2本の光ファイバが接続さ
れるので、入射された光の偏波面が主軸に対して確実に
傾くことになり、主軸との関係に基づく影響を軽減して
変調されることになる。この場合、一方の光ファイバが
偏波制御器の作用をするので光源の後段に別に偏波制御
器を設ける必要はない。
【0014】本発明の請求項4の光ファイバ型変調装置
によれば、所定の角度が45°であるので、変調効率が
高くなる確率が増加した。
【0015】本発明の請求項5の光ファイバ型変調装置
によれば、変調を行う光ファイバ自身が孔にそれぞれ損
失特性を有するジェリが封入されることによって偏波依
存性の損失を持つことになるので、変調装置の後段に別
の偏波依存性のある透過特性をもつ光学素子を接続する
ことなく、変調装置で偏波変動を受けた光は同時に強度
変動に変換され光検出器で受光されることになる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施の形態により
詳細に説明する。図1は、本発明の光ファイバ型変調装
置の一実施の形態を示す斜視図である。光ファイバ型変
調装置1は、例えばコア部3が10μm φ、クラッド部
5が300μm φの石英系の光ファイバ2で構成されて
いて、この光ファイバ2のクラッド部5に、2つ空孔9
(口径約50μm )が設けられている。空孔9には、そ
れぞれ電極11となる金属線、例えば35μm φのニッ
ケル合金線が挿通されている。
【0017】上記の光ファイバ2は、光ファイバ2を構
成する成分の双極子が所定の方向に揃えられていて、偏
波依存性のある線形の電気光学効果を有している。この
光ファイバ2は、次のようにして製造することができ
る。光ファイバ2となる外径100mmの石英系の光フ
ァイバ母材のクラッド部に相当する部分に外径18mm
のドリルで孔をあけて、この母材の前後の端部に、捨て
母材を接続して通常の光ファイバ線引き炉で線引きする
ことにより空孔9を有した光ファイバ2を形成する。こ
の空孔9を有した光ファイバ2に電極11となる金属線
を挿通する方法は、空孔9を有した光ファイバ2の一端
から金属線を回転させながら送り込んで行うことによ
り、容易に空孔9を有した光ファイバ2に金属線を挿通
させることができる。
【0018】上記の光ファイバ2に偏波依存性のある線
形の電気光学効果を有するようにするには、図2に示す
ように電極11間に電圧、例えば8×105 V/cm程
度を印加しながらエキシマレーザ光の光(波長193n
m)を光ファイバ2に数10分照射することによって光
ファイバ2を構成する石英系の成分の双極子が所定の方
向に揃えられて、偏波依存性のある線形の電気光学効果
が1桁以上増加したものが得られる。上述のようにして
作成された光ファイバ2を30mm使用して図3に示す
光ファイバ型変調装置1を作成した。この光ファイバ型
変調装置1の電極11間に100V程度の電圧を印加し
た状態で波長1310nmの信号光を入射したところ、
2つの電極11を結ぶ直線と平行な偏波面を持つほぼ直
線に近い偏波光でπの位相差を得た。
【0019】このとき電極11を結ぶ直線と垂直な偏波
光での位相量の変化はπよりも小さくなった。この光信
号は、光の偏波面が2つの電極を結ぶ直線(以下主軸と
呼ぶ)と平行もしくは垂直のいずれでもない状態となり
図3に示すように偏波面の回転が生じた。光ファイバ型
変調装置1の光出力側に偏波依存性の透過特性を持つ光
学素子12、例えば偏光子を配置することによって出力
光の偏波面の変化を強度変化として検出した。上記の検
出結果より強度変化が10%以上の変調度であることが
判った。
【0020】偏光子の代わりに光出力側に光ファイバを
強くマンドレル上に巻き付けて、偏波依存性の透過特性
を持つ光学素子としたものを配置した場合でも同じよう
に偏波面の変化が強度変化に変換された。この場合の変
調度は9%と小さくなったが、光ファイバ型変調装置1
を構成する光ファイバ2とマンドレル上に巻き付けた光
ファイバとを融着接続にて直接接続できるので、接続部
での接続損失を低損失にすることができた。この場合、
光ファイバ2とマンドレル上に巻き付けた光ファイバと
のコア構造を同一にするとより低損失にかつ簡便に接続
することができる。変調周波数としては、500MHz
までの変調信号を印加することができた。100MHz
の変調周波数で10%を超える変調度が得られた。
【0021】また、光ファイバ型変調装置1に印加する
電圧を静電圧にすると偏波面を変化させることができ
る。光ファイバ型変調装置1を2個直列につなぎ静電圧
を印加したところ、偏波面の状態を制御することができ
た。
【0022】ごく稀にではあるが、光ファイバ型変調装
置1に入射される光が、偏波依存性のある線形の電気光
学効果を有する光ファイバ2の主軸と平行または垂直に
なる場合がある。この場合は偏波面の変調・調整ができ
なくなる。そこで、このような場合は、光源の後段に周
知の偏波制御器を設けて入射される光の主軸と平行もし
くは垂直以外の角度にすると偏波面の変調が再び可能に
なった。
【0023】また、光源の後段に偏波制御器を設ける以
外の方法として図4に示すように2本以上の偏波依存性
のある線形の電気光学効果を有する光ファイバ2をそれ
ぞれの主軸Sが互いに平行または垂直以外の角度で交差
するように接続した。この方法により入射される光の偏
波面と光ファイバの主軸Sとの関係に基づく影響を軽減
することができた。さらに、交差する角度が45度近傍
の時変調効率が高くなる確率が増加した。
【0024】さらに、光ファイバを伝搬する光の偏波状
態の変動に対し、安定な変調特性を得たい場合、図5に
示す構造とすると良い。図5に示す光ファイバ型変調装
置はコア部3を中心に点対称にある2個の空孔9のペア
が2組配置されたものである。この構造とすることによ
り光ファイバ2中を伝搬する光の偏波に対する依存製を
緩和させることができる。例えば、図2に示す光ファイ
バ型変調装置にあっては変調度の値に3から5dBの偏
波依存性があるが、図5に示す光ファイバ型変調装置に
あっては2個の空孔9のペアの2組の交差角度を40°
から50°程度に設定した場合には1dB以下に軽減で
きた。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のうち請求項
1の光ファイバ型変調装置によれば、2つの孔に挿入さ
れた電極に電圧を印加すると線形の電気光学効果により
屈折率の変化が生じる。電圧の印加による電気光学効果
の屈折率の変化は、応答性が高いので高速の変調が可能
になった。また変調度は従来に比較して劣ることない充
分に大きな変調度を得ることができた。従って、従来の
偏波面変調技術に比べ高いS/Nと高速の変調信号を得
ることができた。
【0026】本発明の請求項2の光ファイバ型変調装置
によれば、変調装置に入射される光源の偏波面が光ファ
イバの線形の電気光学効果の主軸に対して平行または垂
直とならないように所定の角度を有して入射されるの
で、稀に発生する偏波面の変調および制御効果が無くな
る状態を回避することができる。
【0027】本発明の請求項3の光ファイバ型変調装置
によれば、電気光学効果の主軸が平行または垂直になら
ない所定の角度で少なくとも2本の光ファイバが接続さ
れるので、入射された光の偏波面が主軸に対して確実に
傾くことになり、稀に発生する偏波面の変調および制御
効果が無くなる状態の回避がより簡便に行えるようにな
った。また、この場合、一方の光ファイバが偏波制御器
の作用をするので光源の後段に別に偏波制御器を設ける
必要はない。
【0028】本発明の請求項4の光ファイバ型変調装置
によれば、所定の角度が45°であるので、変調効率が
高くなる確率が増加した。
【0029】本発明の請求項5の光ファイバ型変調装置
によれば、変調を行う光ファイバ自身が孔にそれぞれ損
失特性を有するジェリが封入されることによって偏波依
存性の損失を持つことになるので、変調装置の後段に別
の偏波依存性のある透過特性をもつ光学素子を接続する
ことなく、変調装置で偏波変動を受けた光は同時に強度
変動に変換される。したがって、別の光学素子を省略で
きコスト低減になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバ型変調装置の一実施の形態
を示す斜視図である。
【図2】図1の光ファイバ型変調装置の光ファイバの偏
波依存性のある線形の電気光学効果を有する光ファイバ
の形成方法を示す斜視図である。
【図3】図1の光ファイバ型変調装置の使用状態を示す
斜視図である。
【図4】本発明の光ファイバ型変調装置の他の実施の形
態を示す斜視図である。
【図5】本発明の光ファイバ型変調装置のその他の実施
の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ型変調装置 2 偏波依存性のある線形の電気光学効果を有する光フ
ァイバ 3 コア部 5 クラッド部 9 空孔 11 電極 S 主軸

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアの外周にクラッドを備えた石英系の
    光ファイバであって、前記光ファイバのクラッドにコア
    を挟んで対称の位置に光ファイバの長手方向に2つの孔
    が設けられていて、前記2つの孔にそれぞれ金属線から
    なる電極が挿入されている光ファイバ型変調装置におい
    て、前記光ファイバは光ファイバを構成する成分の双極
    子が所定の方向に揃えられていて、偏波依存性のある線
    形の電気光学効果を有していることを特徴とする光ファ
    イバ型変調装置。
  2. 【請求項2】 偏波依存性のある線形の電気光学効果を
    有している光ファイバに入射される光源の偏波面が前記
    光ファイバの線形の電気光学効果の主軸に対して平行ま
    たは垂直とならないように所定の角度を有して入射され
    ることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ型変調
    装置。
  3. 【請求項3】 偏波依存性のある線形の電気光学効果を
    有している光ファイバのクラッドに金属線からなる電極
    がコアを挟んで対称の位置に2本挿入されている光ファ
    イバが少なくとも2本それぞれの線形の電気光学効果の
    主軸が平行または垂直とならない所定の角度で接続され
    ていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
    の光ファイバ型変調装置。
  4. 【請求項4】 所定の角度が45°であることを特徴と
    する請求項3に記載の光ファイバ型変調装置。
  5. 【請求項5】 金属線からなる電極が挿入されている2
    つの孔にそれぞれ損失特性を有するジェリが封入されて
    いることを特徴とする請求項1ないし請求項4に記載の
    光ファイバ型変調装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0867743A2 (en) * 1997-03-27 1998-09-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical fiber modulator having an optical fiber having poled portion serving as an electrooptic element and method for making same
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JP2007226072A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 National Institute Of Information & Communication Technology 光学デバイス

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