JPH09236783A - 光強度変調器及び光波距離計 - Google Patents
光強度変調器及び光波距離計Info
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- JPH09236783A JPH09236783A JP8045227A JP4522796A JPH09236783A JP H09236783 A JPH09236783 A JP H09236783A JP 8045227 A JP8045227 A JP 8045227A JP 4522796 A JP4522796 A JP 4522796A JP H09236783 A JPH09236783 A JP H09236783A
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- G02F1/035—Devices 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 based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0356—Devices 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 based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単純な構成で光導波路を伝播する導波光を変
調復調できる光強度変調器及びターゲットまでの距離を
計測する光波距離計を得る。 【解決手段】 直線導波路１９、２１、２２、２４、及
びＹ分岐２０、２３を備えたＭＺ型光強度変調器の直線
導波路２１、２２上に第１の電極対３７及び第２の電極
対３８を設ける。電極対３７はＲＦ発生器３３からＲＦ
波が印加されたときＹ分岐２０からＹ分岐２３へ向かう
光に対して進行波電極となり、電極対３８はＲＦ発生器
３４からＲＦ波が印加されたときにＹ分岐２３からＹ分
岐２０へ向かう光に対して進行波電極となる、互に逆方
向に伝播する光に対しての進行波電極となる。従って、
１つのＭＺ型導波路において、射出光と戻り光に対して
それぞれ別個な変調器が実現できる。
調復調できる光強度変調器及びターゲットまでの距離を
計測する光波距離計を得る。 【解決手段】 直線導波路１９、２１、２２、２４、及
びＹ分岐２０、２３を備えたＭＺ型光強度変調器の直線
導波路２１、２２上に第１の電極対３７及び第２の電極
対３８を設ける。電極対３７はＲＦ発生器３３からＲＦ
波が印加されたときＹ分岐２０からＹ分岐２３へ向かう
光に対して進行波電極となり、電極対３８はＲＦ発生器
３４からＲＦ波が印加されたときにＹ分岐２３からＹ分
岐２０へ向かう光に対して進行波電極となる、互に逆方
向に伝播する光に対しての進行波電極となる。従って、
１つのＭＺ型導波路において、射出光と戻り光に対して
それぞれ別個な変調器が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光強度変調器及び
光波距離計にかかり、特に、光導波路を伝播する光（以
下、導波光と略す）を変調復調することが可能な光強度
変調器、及びその光強度変調器を用いてターゲットまで
の距離を計測する光波距離計に関する。
光波距離計にかかり、特に、光導波路を伝播する光（以
下、導波光と略す）を変調復調することが可能な光強度
変調器、及びその光強度変調器を用いてターゲットまで
の距離を計測する光波距離計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に本発明の基礎になった従来の導波
路型の光強度変調器を用いた高分解光波距離計の例を示
す（参考文献：吉田他；Proceedings of 11th Meeting
on Lightwave Sensing Technology, LST 11-4,あるいは
斎藤他；光学、２２巻３号、Ｐ１４２〜（’９３）
等）。
路型の光強度変調器を用いた高分解光波距離計の例を示
す（参考文献：吉田他；Proceedings of 11th Meeting
on Lightwave Sensing Technology, LST 11-4,あるいは
斎藤他；光学、２２巻３号、Ｐ１４２〜（’９３）
等）。
【０００３】この高分解光波距離計では、周波数Ｗで振
幅変調したコヒーレントな光をターゲット６に向けて射
出し、ターゲット６からの戻り光を周波数（Ｗ−δＷ）
で再度変調（復調）する。この戻り光の位相は、ターゲ
ット６までの距離に対応して変化するので、この位相を
測定することによりターゲット６までの距離が求められ
る。この距離を高分解能で求めるためには変調する周波
数Ｗを高周波数にする必要があるが、高周波位相の測定
は難しいことが知られている。そこで、上述の様に周波
数（Ｗ−δＷ）、即ち電気的に位相測定可能な周波数δ
Ｗだけ周波数をずらして復調すると、周波数Ｗでの位相
情報が周波数δＷの位相情報に含まれるため測定可能と
なる。
幅変調したコヒーレントな光をターゲット６に向けて射
出し、ターゲット６からの戻り光を周波数（Ｗ−δＷ）
で再度変調（復調）する。この戻り光の位相は、ターゲ
ット６までの距離に対応して変化するので、この位相を
測定することによりターゲット６までの距離が求められ
る。この距離を高分解能で求めるためには変調する周波
数Ｗを高周波数にする必要があるが、高周波位相の測定
は難しいことが知られている。そこで、上述の様に周波
数（Ｗ−δＷ）、即ち電気的に位相測定可能な周波数δ
Ｗだけ周波数をずらして復調すると、周波数Ｗでの位相
情報が周波数δＷの位相情報に含まれるため測定可能と
なる。
【０００４】距離測定の分解能δＬは（１）式で与えら
れる。 δＬ＝（Ｃ／２Ｗ）・δφ ・・・・（１） ここでＣは光速度、δφは位相測定誤差である。
れる。 δＬ＝（Ｃ／２Ｗ）・δφ ・・・・（１） ここでＣは光速度、δφは位相測定誤差である。
【０００５】従って、変調する周波数Ｗが大きい程、ま
た位相測定誤差δφが小さい程、高い距離分解能が得ら
れる。
た位相測定誤差δφが小さい程、高い距離分解能が得ら
れる。
【０００６】詳細には、図５の高分解光波距離計は、光
源１として、波長１．３μｍの半導体レーザ（ＬＤ）を
用いている。光源１から射出されたレーザ光は光ファイ
バー２により第１の光強度変調器３に導かれ、周波数Ｗ
で振幅変調される。光強度変調器３から射出された変調
光は光ファイバー４の射出側端部に設けられたコリメー
タ・レンズ５で平行光束にされ、ターゲット６に向けて
射出される。
源１として、波長１．３μｍの半導体レーザ（ＬＤ）を
用いている。光源１から射出されたレーザ光は光ファイ
バー２により第１の光強度変調器３に導かれ、周波数Ｗ
で振幅変調される。光強度変調器３から射出された変調
光は光ファイバー４の射出側端部に設けられたコリメー
タ・レンズ５で平行光束にされ、ターゲット６に向けて
射出される。
【０００７】ターゲット６にはコーナーキューブが用い
られ、このターゲット６で再帰反射された戻り光はレン
ズ７で光ファイバー８に集められ、光ファイバー８によ
り第２の光強度変調器９に導かれ、第２の光強度変調器
９において周波数（Ｗ−δＷ）の振幅変調を受ける。こ
の様に復調された光は光ファイバー１３によりホトダイ
オード１４に導かれ、ホトダイオード１４において光電
変換される。
られ、このターゲット６で再帰反射された戻り光はレン
ズ７で光ファイバー８に集められ、光ファイバー８によ
り第２の光強度変調器９に導かれ、第２の光強度変調器
９において周波数（Ｗ−δＷ）の振幅変調を受ける。こ
の様に復調された光は光ファイバー１３によりホトダイ
オード１４に導かれ、ホトダイオード１４において光電
変換される。
【０００８】ホトダイオード１４から出力される信号
は、ロックインアンプ１５へ信号Ｓｉｇとして入力され
る。なお、周波数Ｗと周波数（Ｗ−δＷ）はそれぞれ発
振器１０、１１で作られ、それぞれ光強度変調器３、９
に供給されると共に、ミキサー１２にも供給される。こ
れにより、ミキサー１２では差周波数δＷの信号が生成
され、この差周波数δＷの信号はロックインアンプ１５
へ参照信号ＲＥＦとして入力される。従って、参照信号
ＲＥＦの位相を基準として信号Ｓｉｇの位相を測定すれ
ば、ターゲット６までの距離を求めることができる。タ
ーゲット６までの絶対距離は、変調する周波数Ｗを異な
る周波数にして再度同様な測定を行ない、両者の測定位
相の差から求める事ができる。
は、ロックインアンプ１５へ信号Ｓｉｇとして入力され
る。なお、周波数Ｗと周波数（Ｗ−δＷ）はそれぞれ発
振器１０、１１で作られ、それぞれ光強度変調器３、９
に供給されると共に、ミキサー１２にも供給される。こ
れにより、ミキサー１２では差周波数δＷの信号が生成
され、この差周波数δＷの信号はロックインアンプ１５
へ参照信号ＲＥＦとして入力される。従って、参照信号
ＲＥＦの位相を基準として信号Ｓｉｇの位相を測定すれ
ば、ターゲット６までの距離を求めることができる。タ
ーゲット６までの絶対距離は、変調する周波数Ｗを異な
る周波数にして再度同様な測定を行ない、両者の測定位
相の差から求める事ができる。
【０００９】この高分解光波距離計では変調する周波数
Ｗとして３．５ＧＨｚ、差周波数δＷとして５０ＫＨｚ
を用いて、距離２５０ｍに於て、約７μｍの精度を得て
いる。
Ｗとして３．５ＧＨｚ、差周波数δＷとして５０ＫＨｚ
を用いて、距離２５０ｍに於て、約７μｍの精度を得て
いる。
【００１０】このような光強度変調器としては、リチュ
ウムニオベイト（ＬｉＮｂＯ3 ：以下、ＬＮと略す）導
波路を用いたマッハツェンダー型（以下、ＭＺ型とい
う）の光強度変調器が、変調用と復調用に２台用いられ
ている。
ウムニオベイト（ＬｉＮｂＯ3 ：以下、ＬＮと略す）導
波路を用いたマッハツェンダー型（以下、ＭＺ型とい
う）の光強度変調器が、変調用と復調用に２台用いられ
ている。
【００１１】この光強度変調器は、詳細には、図６に示
すように、ＬＮ基板１８、ＬＮ基板１８上に形成した直
線導波路１９、２１、２２、２４及び電極２５、２６か
ら構成されている。直線導波路１９に入射した光はＹ分
岐部２０で分岐されて２つの直線導波路２１、２２に５
０：５０に２分される。この直線導波路２１、２２上に
は対となる電極２５、２６がそれぞれ形成されている。
電極２５、２６は導波光を超高周波変調するため進行波
型電極であり、これら電極２５、２６の始端側には交流
を印加する供給電源２７が接続され、終端側には終端抵
抗２８が接続されている。
すように、ＬＮ基板１８、ＬＮ基板１８上に形成した直
線導波路１９、２１、２２、２４及び電極２５、２６か
ら構成されている。直線導波路１９に入射した光はＹ分
岐部２０で分岐されて２つの直線導波路２１、２２に５
０：５０に２分される。この直線導波路２１、２２上に
は対となる電極２５、２６がそれぞれ形成されている。
電極２５、２６は導波光を超高周波変調するため進行波
型電極であり、これら電極２５、２６の始端側には交流
を印加する供給電源２７が接続され、終端側には終端抵
抗２８が接続されている。
【００１２】変調用の場合には、電極２５、２６の間に
供給電源２７から変調信号を印加すると直線導波路２
１、２２を伝播する導波光の位相が相補的に変化する。
供給電源２７からの変調信号によって位相差が生じた導
波光はＹ分岐部２３によって直線導波路２４へ合波さ
れ、両者の位相差に応じた振幅変調を受けた光として導
波路２４から射出される（図６の矢印Ａ方向へ向けて射
出される）。
供給電源２７から変調信号を印加すると直線導波路２
１、２２を伝播する導波光の位相が相補的に変化する。
供給電源２７からの変調信号によって位相差が生じた導
波光はＹ分岐部２３によって直線導波路２４へ合波さ
れ、両者の位相差に応じた振幅変調を受けた光として導
波路２４から射出される（図６の矢印Ａ方向へ向けて射
出される）。
【００１３】また、復調用の場合も同様であるが、導波
光の進行方向が逆方向となる。すなわち、図６の例では
矢印Ａ方向と逆方向の光が入射される。従って、電極２
５、２６の端部であるＹ分岐部２３側に交流を印加する
供給電源２７が接続され、終端側であるＹ分岐部２０側
に終端抵抗２８が接続される。この電極間に供給電源２
７から復調信号を印加して直線導波路２１、２２を変調
用の方向と逆方向に伝播する導波光の位相を変化させ
る。供給電源２７からの変調信号によって位相差が生じ
た導波光はＹ分岐部２０によって直線導波路１９へ合波
され射出される。
光の進行方向が逆方向となる。すなわち、図６の例では
矢印Ａ方向と逆方向の光が入射される。従って、電極２
５、２６の端部であるＹ分岐部２３側に交流を印加する
供給電源２７が接続され、終端側であるＹ分岐部２０側
に終端抵抗２８が接続される。この電極間に供給電源２
７から復調信号を印加して直線導波路２１、２２を変調
用の方向と逆方向に伝播する導波光の位相を変化させ
る。供給電源２７からの変調信号によって位相差が生じ
た導波光はＹ分岐部２０によって直線導波路１９へ合波
され射出される。
【００１４】このように、従来の光波距離計では、この
光強度変調器を２台用いる。また、２Ｖπ（Ｖπは半波
長電圧）を周期とした正弦波状の強度変調特性を示すＭ
Ｚ型の光強度変調器は、透過が最大、あるいは最小の場
合を動作点とすると、偶数次の高調波変調が得られるた
め、より高周波数変調ができ、測定精度を向上できる。
光強度変調器を２台用いる。また、２Ｖπ（Ｖπは半波
長電圧）を周期とした正弦波状の強度変調特性を示すＭ
Ｚ型の光強度変調器は、透過が最大、あるいは最小の場
合を動作点とすると、偶数次の高調波変調が得られるた
め、より高周波数変調ができ、測定精度を向上できる。
【００１５】このように、超高周波な光強度変調器を２
台用いて光を変調及び復調することによって、高精度な
光距離測定が可能である。
台用いて光を変調及び復調することによって、高精度な
光距離測定が可能である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＮ導
波路を用いた超高周波な光強度変調器は、主に光通信用
として開発されたものであり、信頼性も高く実用化され
ているが、上述のように光波距離計を構成するには変調
用及び復調用の各々に光強度変調器を必要とするため、
装置構成が複雑化して大型化すると共に、組み立て調整
等の作業が煩雑になる。また、光強度変調器は高コスト
であり、従来の光波距離計では変調用及び復調用の各々
に光強度変調器を用いているために、汎用的な光波距離
計を製造する場合の問題となっている。
波路を用いた超高周波な光強度変調器は、主に光通信用
として開発されたものであり、信頼性も高く実用化され
ているが、上述のように光波距離計を構成するには変調
用及び復調用の各々に光強度変調器を必要とするため、
装置構成が複雑化して大型化すると共に、組み立て調整
等の作業が煩雑になる。また、光強度変調器は高コスト
であり、従来の光波距離計では変調用及び復調用の各々
に光強度変調器を用いているために、汎用的な光波距離
計を製造する場合の問題となっている。
【００１７】本発明は、上記事実を考慮して、単純な構
成で光導波路を伝播する導波光を変調復調できる光強度
変調器、及びその光強度変調器を用いてターゲットまで
の距離を計測する光波距離計を得ることが目的である。
成で光導波路を伝播する導波光を変調復調できる光強度
変調器、及びその光強度変調器を用いてターゲットまで
の距離を計測する光波距離計を得ることが目的である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明の光強度変調器は、一方に向か
って伝播される導波光を分岐すると共に、該導波光と逆
方向に向かって伝播される導波光を合波する第１の分岐
部と、前記第１の分岐部に連続しかつ導波光を伝播させ
る複数本の光導波路部と、前記複数本の光導波路部に連
続しかつ該光導波路部を伝播した複数の導波光を合波す
ると共に、該導波光と逆方向に伝播される導波光を分岐
して前記複数本の光導波路部の各々へ導く第２の分岐部
と、前記光導波路部に設けられると共に、前記光導波路
部を前記第１の分岐部から第２の分岐部に向かって伝播
する導波光を変調する第１の進行波電極と、前記第２の
分岐部から第１の分岐部に向かって伝播する導波光を変
調する第２の進行波電極とからなる進行波電極と、を備
えている。
に請求項１に記載の発明の光強度変調器は、一方に向か
って伝播される導波光を分岐すると共に、該導波光と逆
方向に向かって伝播される導波光を合波する第１の分岐
部と、前記第１の分岐部に連続しかつ導波光を伝播させ
る複数本の光導波路部と、前記複数本の光導波路部に連
続しかつ該光導波路部を伝播した複数の導波光を合波す
ると共に、該導波光と逆方向に伝播される導波光を分岐
して前記複数本の光導波路部の各々へ導く第２の分岐部
と、前記光導波路部に設けられると共に、前記光導波路
部を前記第１の分岐部から第２の分岐部に向かって伝播
する導波光を変調する第１の進行波電極と、前記第２の
分岐部から第１の分岐部に向かって伝播する導波光を変
調する第２の進行波電極とからなる進行波電極と、を備
えている。
【００１９】請求項２に記載の発明の光強度変調器は、
一方に向かって伝播される導波光を分岐すると共に、該
導波光と逆方向に向かって伝播される導波光を合波する
第１の分岐部と、前記第１の分岐部に連続しかつ導波光
を伝播させる複数本の光導波路部と、前記複数本の光導
波路部に連続しかつ該光導波路部を伝播した複数の導波
光を合波すると共に、該導波光と逆方向に伝播される導
波光を分岐して前記複数本の光導波路部の各々へ導く第
２の分岐部と、前記光導波路部に設けられると共に、前
記光導波路部を前記第１の分岐部から第２の分岐部に向
かって伝播する導波光を変調する第１の進行波電極と、
前記第２の分岐部から第１の分岐部に向かって伝播する
導波光を変調する第２の進行波電極とからなる進行波電
極と、前記光導波路部に設けられると共に、前記変調の
動作点を設定するためのバイアス電極と、を備えてい
る。
一方に向かって伝播される導波光を分岐すると共に、該
導波光と逆方向に向かって伝播される導波光を合波する
第１の分岐部と、前記第１の分岐部に連続しかつ導波光
を伝播させる複数本の光導波路部と、前記複数本の光導
波路部に連続しかつ該光導波路部を伝播した複数の導波
光を合波すると共に、該導波光と逆方向に伝播される導
波光を分岐して前記複数本の光導波路部の各々へ導く第
２の分岐部と、前記光導波路部に設けられると共に、前
記光導波路部を前記第１の分岐部から第２の分岐部に向
かって伝播する導波光を変調する第１の進行波電極と、
前記第２の分岐部から第１の分岐部に向かって伝播する
導波光を変調する第２の進行波電極とからなる進行波電
極と、前記光導波路部に設けられると共に、前記変調の
動作点を設定するためのバイアス電極と、を備えてい
る。
【００２０】請求項３に記載の発明の光波距離計は、請
求項１に記載の光強度変調器と、前記光強度変調器へ光
を入射させる光源と、前記光強度変調器から射出されか
つターゲットから戻された光で前記逆方向に伝播される
導波光により前記光強度変調器から射出された光を検出
する検出手段と、前記第１の進行波電極へ予め定めた周
波数信号を供給する第１の信号供給手段と、前記第２の
進行波電極へ前記第１の信号供給手段と異なる周波数信
号を供給する第２の信号供給手段と、前記検出した光の
位相を求め、求めた位相、前記予め定めた周波数信号及
び前記異なる周波数信号に基づいてターゲットまでの距
離を演算する演算手段と、を備えている。
求項１に記載の光強度変調器と、前記光強度変調器へ光
を入射させる光源と、前記光強度変調器から射出されか
つターゲットから戻された光で前記逆方向に伝播される
導波光により前記光強度変調器から射出された光を検出
する検出手段と、前記第１の進行波電極へ予め定めた周
波数信号を供給する第１の信号供給手段と、前記第２の
進行波電極へ前記第１の信号供給手段と異なる周波数信
号を供給する第２の信号供給手段と、前記検出した光の
位相を求め、求めた位相、前記予め定めた周波数信号及
び前記異なる周波数信号に基づいてターゲットまでの距
離を演算する演算手段と、を備えている。
【００２１】請求項４に記載の発明の光波距離計は、請
求項２に記載の光強度変調器と、前記光強度変調器へ光
を入射させる光源と、前記光強度変調器から射出されか
つターゲットから戻された光で前記逆方向に伝播される
導波光により前記光強度変調器から射出された光を検出
する検出手段と、前記第１の進行波電極へ予め定めた周
波数信号を供給する第１の信号供給手段と、前記第２の
進行波電極へ前記第１の信号供給手段と異なる周波数信
号を供給する第２の信号供給手段と、前記バイアス電極
へ所定直流電圧を供給するバイアス電圧供給手段と、前
記検出した光の位相を求め、求めた位相、前記予め定め
た周波数信号及び前記異なる周波数信号に基づいてター
ゲットまでの距離を演算する演算手段と、を備えてい
る。
求項２に記載の光強度変調器と、前記光強度変調器へ光
を入射させる光源と、前記光強度変調器から射出されか
つターゲットから戻された光で前記逆方向に伝播される
導波光により前記光強度変調器から射出された光を検出
する検出手段と、前記第１の進行波電極へ予め定めた周
波数信号を供給する第１の信号供給手段と、前記第２の
進行波電極へ前記第１の信号供給手段と異なる周波数信
号を供給する第２の信号供給手段と、前記バイアス電極
へ所定直流電圧を供給するバイアス電圧供給手段と、前
記検出した光の位相を求め、求めた位相、前記予め定め
た周波数信号及び前記異なる周波数信号に基づいてター
ゲットまでの距離を演算する演算手段と、を備えてい
る。
【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の光波距離計において、前記検出手段は、前記
光強度変調器へ入射させる光と、前記光強度変調器から
射出された光とを分離する分離手段を含むことを特徴と
している。
４に記載の光波距離計において、前記検出手段は、前記
光強度変調器へ入射させる光と、前記光強度変調器から
射出された光とを分離する分離手段を含むことを特徴と
している。
【００２３】導波光の伝播方向及び伝播速度と、導波光
を変調するための電極における信号の進行波の伝播方向
及び伝播速度とを一致させる形態である進行波電極で
は、変調帯域の上限が高くなり、一方、進行波の伝播を
考慮しない所謂集中定数回路的な電極形態では、進行波
電極と比べて変調帯域の上限が低くなることが知られて
いる。
を変調するための電極における信号の進行波の伝播方向
及び伝播速度とを一致させる形態である進行波電極で
は、変調帯域の上限が高くなり、一方、進行波の伝播を
考慮しない所謂集中定数回路的な電極形態では、進行波
電極と比べて変調帯域の上限が低くなることが知られて
いる。
【００２４】本発明者等は、ある方向に伝播する導波光
に対し進行波電極として機能する電極と、集中定数回路
的な電極として機能する電極とを光強度変調器に設け、
各々の電極に前記進行波電極の変調帯域の上限近傍に設
定した変調周波数を印加すると、この導波光に対する変
調は、集中定数回路的な電極として機能する電極による
変調が、進行波電極として機能する電極による変調に比
べて無視できる、という知見を得た。なお、前記ある方
向に伝播する導波光と逆方向に伝播する導波光に対して
は、前記進行波電極として機能する電極が集中定数回路
的な電極として機能すると共に、前記集中定数回路的な
電極として機能する電極が進行波電極として機能するこ
とになる。
に対し進行波電極として機能する電極と、集中定数回路
的な電極として機能する電極とを光強度変調器に設け、
各々の電極に前記進行波電極の変調帯域の上限近傍に設
定した変調周波数を印加すると、この導波光に対する変
調は、集中定数回路的な電極として機能する電極による
変調が、進行波電極として機能する電極による変調に比
べて無視できる、という知見を得た。なお、前記ある方
向に伝播する導波光と逆方向に伝播する導波光に対して
は、前記進行波電極として機能する電極が集中定数回路
的な電極として機能すると共に、前記集中定数回路的な
電極として機能する電極が進行波電極として機能するこ
とになる。
【００２５】請求項１、２の発明では、一方に向かって
伝播する導波光（以下、射出光という）は、第１の分岐
部で分岐され、各々複数本の光導波路部を伝播して第２
の分岐部で合波される。また、一方に向かって伝播する
導波光と逆方向に伝播する導波光（以下、戻り光とい
う）は、第２の分岐部で分岐され、各々複数本の光導波
路部を伝播して第１の分岐部で合波される。この光導波
路部上を一方に向かって伝播する導波光は第１の進行波
電極で変調され、該導波光と逆方向に伝播する導波光は
第２の進行波電極で変調される。
伝播する導波光（以下、射出光という）は、第１の分岐
部で分岐され、各々複数本の光導波路部を伝播して第２
の分岐部で合波される。また、一方に向かって伝播する
導波光と逆方向に伝播する導波光（以下、戻り光とい
う）は、第２の分岐部で分岐され、各々複数本の光導波
路部を伝播して第１の分岐部で合波される。この光導波
路部上を一方に向かって伝播する導波光は第１の進行波
電極で変調され、該導波光と逆方向に伝播する導波光は
第２の進行波電極で変調される。
【００２６】従って、互いに逆方向の導波光を変調する
進行波電極により、射出光と戻り光を同一の導波路を用
いて変調復調することができる。
進行波電極により、射出光と戻り光を同一の導波路を用
いて変調復調することができる。
【００２７】請求項１の発明では、単一の光強度変調器
上に相互に逆方向に伝播させる１対の進行波電極を用い
ているので、簡素化された構成の単一の光強度変調器で
変調及び復調を行うことができる。また、複数の光強度
変調器を用いた装置を簡素化して提供することができ
る。
上に相互に逆方向に伝播させる１対の進行波電極を用い
ているので、簡素化された構成の単一の光強度変調器で
変調及び復調を行うことができる。また、複数の光強度
変調器を用いた装置を簡素化して提供することができ
る。
【００２８】ここで、上述のように導波光の伝播方向及
び伝播速度と、電極における信号の進行波の伝播方向及
び伝播速度とを一致させる形態である進行波電極では、
変調帯域の上限が高くなる。一方、進行波の伝播を考慮
しない所謂集中定数回路的な電極形態では、進行波電極
と比べて変調帯域の上限が低くなる。本発明の光強度変
調器では、逆方向に伝播する導波光に対しては進行波電
極が逆方向伝播電極として機能し、その変調特性は、集
中定数回路的な変調特性となる。
び伝播速度と、電極における信号の進行波の伝播方向及
び伝播速度とを一致させる形態である進行波電極では、
変調帯域の上限が高くなる。一方、進行波の伝播を考慮
しない所謂集中定数回路的な電極形態では、進行波電極
と比べて変調帯域の上限が低くなる。本発明の光強度変
調器では、逆方向に伝播する導波光に対しては進行波電
極が逆方向伝播電極として機能し、その変調特性は、集
中定数回路的な変調特性となる。
【００２９】そこで、一方に向かって光導波路を伝播す
る導波光（射出光）を変調するため、第１の進行波電極
に該進行波電極の変調帯域の上限近傍の周波数（例え
ば、Ｗ）の変調波、逆方向に伝播する導波光（戻り光）
に対して第２の進行波電極に第１の進行波電極に印加す
る周波数とわずかに異なる周波数（例えば、Ｗ−δＷ）
の変調波をそれぞれ印加する。これによって、射出光に
対して逆方向伝播電極として機能する第２の進行波電極
での変調は、第１の進行波電極での変調に比べて無視で
きる。また、戻り光に対しては、逆方向伝播電極として
機能する第１の進行波電極での変調が第２の進行波電極
での変調に比べて無視できる。すなわち、同一の導波路
を用いて光を変調しているにもかかわらず、射出光と戻
り光はそれぞれに対応する異なった変調を受けることに
なり、複数台の独立した光強度変調器の機能を単一の光
強度変調器で実現できることになる。
る導波光（射出光）を変調するため、第１の進行波電極
に該進行波電極の変調帯域の上限近傍の周波数（例え
ば、Ｗ）の変調波、逆方向に伝播する導波光（戻り光）
に対して第２の進行波電極に第１の進行波電極に印加す
る周波数とわずかに異なる周波数（例えば、Ｗ−δＷ）
の変調波をそれぞれ印加する。これによって、射出光に
対して逆方向伝播電極として機能する第２の進行波電極
での変調は、第１の進行波電極での変調に比べて無視で
きる。また、戻り光に対しては、逆方向伝播電極として
機能する第１の進行波電極での変調が第２の進行波電極
での変調に比べて無視できる。すなわち、同一の導波路
を用いて光を変調しているにもかかわらず、射出光と戻
り光はそれぞれに対応する異なった変調を受けることに
なり、複数台の独立した光強度変調器の機能を単一の光
強度変調器で実現できることになる。
【００３０】上記電極により導波光を変調するときは、
入出力の関係、すなわち電極に供給する電圧とその電圧
によって変調された導波光の強度との関係を安定かつ再
現性をよくする必要がある。請求項２の発明では、単一
の光強度変調器上に相互に逆方向に伝播させる１対の進
行波電極に加え更にバイアス電極を設けているので、光
強度変調器において容易に変調の動作点を調整すること
ができる。従って、光強度変調器において導波光を効率
よく変調できる。
入出力の関係、すなわち電極に供給する電圧とその電圧
によって変調された導波光の強度との関係を安定かつ再
現性をよくする必要がある。請求項２の発明では、単一
の光強度変調器上に相互に逆方向に伝播させる１対の進
行波電極に加え更にバイアス電極を設けているので、光
強度変調器において容易に変調の動作点を調整すること
ができる。従って、光強度変調器において導波光を効率
よく変調できる。
【００３１】請求項３、４の光波距離計は、光源により
前記光強度変調器へ光を入射させ、ターゲットへ向けて
射出させ、ターゲットから戻された光を検出する。光強
度変調器では第１の進行波電極へ予め定めた周波数信号
を供給し、第２の進行波電極へ異なる周波数信号を供給
する。従って、同一の導波路を用いて、射出光と戻り光
はそれぞれに対応する異なった変調を受ける。この検出
した光の位相を求め、求めた位相、予め定めた周波数信
号及び前記異なる周波数信号からターゲットまでの距離
を演算する。
前記光強度変調器へ光を入射させ、ターゲットへ向けて
射出させ、ターゲットから戻された光を検出する。光強
度変調器では第１の進行波電極へ予め定めた周波数信号
を供給し、第２の進行波電極へ異なる周波数信号を供給
する。従って、同一の導波路を用いて、射出光と戻り光
はそれぞれに対応する異なった変調を受ける。この検出
した光の位相を求め、求めた位相、予め定めた周波数信
号及び前記異なる周波数信号からターゲットまでの距離
を演算する。
【００３２】また、バイアス電極へ所定直流電圧を供給
することによって、光強度変調器において導波光を効率
よく変調し、検出した光の位相、予め定めた周波数信号
及び異なる周波数信号からターゲットまでの距離を精度
よく演算できる。
することによって、光強度変調器において導波光を効率
よく変調し、検出した光の位相、予め定めた周波数信号
及び異なる周波数信号からターゲットまでの距離を精度
よく演算できる。
【００３３】なお、光強度変調器へ入射させる光と、射
出された光とを分離する分離手段を含む検出手段を備え
ることによって、射出光と戻り光とを分離することがで
き、効率よく光を利用することができる。
出された光とを分離する分離手段を含む検出手段を備え
ることによって、射出光と戻り光とを分離することがで
き、効率よく光を利用することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。
施の形態の一例を詳細に説明する。
【００３５】図１に示すように、第１実施の形態の光強
度変調器は、上記図６に示した光強度変調器と同様に、
Ｚ−カット、Ｙ−伝播のＬＮ基板１８上に形成された直
線導波路１９、２１、２２、２４、及びＹ分岐部２０、
２３を備え、ＬＮ導波路ＭＺ型光強度変調器を構成して
いる。
度変調器は、上記図６に示した光強度変調器と同様に、
Ｚ−カット、Ｙ−伝播のＬＮ基板１８上に形成された直
線導波路１９、２１、２２、２４、及びＹ分岐部２０、
２３を備え、ＬＮ導波路ＭＺ型光強度変調器を構成して
いる。
【００３６】本実施の形態では、分岐された直線導波路
２１、２２上のＹ分岐部２０側に第１の電極対３７、Ｙ
分岐部２３側に第２の電極対３８を設けている。第１の
電極対３７は直線導波路２１、２２上のＹ分岐部２０側
の部位の各々に対応して設けた電極２９、３０から構成
され、第２の電極対３８は直線導波路２１、２２上のＹ
分岐部２３側の部位の各々に対応して設けた電極３１、
３２から構成されている。
２１、２２上のＹ分岐部２０側に第１の電極対３７、Ｙ
分岐部２３側に第２の電極対３８を設けている。第１の
電極対３７は直線導波路２１、２２上のＹ分岐部２０側
の部位の各々に対応して設けた電極２９、３０から構成
され、第２の電極対３８は直線導波路２１、２２上のＹ
分岐部２３側の部位の各々に対応して設けた電極３１、
３２から構成されている。
【００３７】この第１の電極対３７のＹ分岐部２０側の
一端３７ａにはＲＦ発生器３３が接続されており、Ｙ分
岐部２３側の他端３７ｂに終端抵抗３５が接続されてい
る。同様に、第２の電極対３８のＹ分岐部２３側の一端
３８ｂにはＲＦ発生器３４が接続されており、Ｙ分岐部
２０側の他端３８ａに終端抵抗３６が接続されている。
一端３７ａにはＲＦ発生器３３が接続されており、Ｙ分
岐部２３側の他端３７ｂに終端抵抗３５が接続されてい
る。同様に、第２の電極対３８のＹ分岐部２３側の一端
３８ｂにはＲＦ発生器３４が接続されており、Ｙ分岐部
２０側の他端３８ａに終端抵抗３６が接続されている。
【００３８】ＲＦ発生器３３は、発振器１０、直流電源
４９及びバイアスティ５０から構成されている。発振器
１０は、直流電源４９が接続されたバイアスティ５０を
介して電極対３７に接続される。バイアスティ５０は、
発振器１０と電極対３７との間にコンデンサ６４が直列
に接続されると共に、コンデンサ６４の一方側に直流電
源４９及びコイル６３が接続されている。
４９及びバイアスティ５０から構成されている。発振器
１０は、直流電源４９が接続されたバイアスティ５０を
介して電極対３７に接続される。バイアスティ５０は、
発振器１０と電極対３７との間にコンデンサ６４が直列
に接続されると共に、コンデンサ６４の一方側に直流電
源４９及びコイル６３が接続されている。
【００３９】発振器１０で発振された変調信号は、バイ
アスティ５０において直流電源４９の直流電圧が付加さ
れ、（例えば変調用で周波数Ｗの）ＲＦ波として電極対
３７へ供給される。従って、電極対３７にバイアスティ
５０を介して直流電源４９からの直流電圧が付加される
ことによって変調の動作点を設定できる。
アスティ５０において直流電源４９の直流電圧が付加さ
れ、（例えば変調用で周波数Ｗの）ＲＦ波として電極対
３７へ供給される。従って、電極対３７にバイアスティ
５０を介して直流電源４９からの直流電圧が付加される
ことによって変調の動作点を設定できる。
【００４０】なお、ＲＦ発生器３４は、ＲＦ発生器３３
と同一の構成であるため、詳細な説明を省略する。
と同一の構成であるため、詳細な説明を省略する。
【００４１】この第１の電極対３７は、ＲＦ発生器３３
からＲＦ波（周波数Ｗ）が印加されたときに、Ｙ分岐部
２０側の一端３７ａがＲＦ入力端となり、終端抵抗３５
が接続された他端３７ｂが終端となる。一方、第２の電
極対３８は、ＲＦ発生器３４からＲＦ波（周波数Ｗ−δ
Ｗ）が印加されたときに、Ｙ分岐部２３側の一端３８ｂ
がＲＦ入力端となり、終端抵抗３６が接続された他端３
８ａが終端となる。
からＲＦ波（周波数Ｗ）が印加されたときに、Ｙ分岐部
２０側の一端３７ａがＲＦ入力端となり、終端抵抗３５
が接続された他端３７ｂが終端となる。一方、第２の電
極対３８は、ＲＦ発生器３４からＲＦ波（周波数Ｗ−δ
Ｗ）が印加されたときに、Ｙ分岐部２３側の一端３８ｂ
がＲＦ入力端となり、終端抵抗３６が接続された他端３
８ａが終端となる。
【００４２】従って、Ｙ分岐部２０からＹ分岐部２３へ
向かう導波光（射出光）に対しては、第１の電極対３７
が順方向伝播の進行波電極となり、第２の電極対３８は
終端側からＲＦ入力端側へ向かう逆方向伝播の電極とな
る。一方、Ｙ分岐部２３からＹ分岐部２０へ向かう導波
光（戻り光）に対しては、第２の電極対３８が順方向伝
播の進行波電極となり、第１の電極対３７は終端側から
ＲＦ入力端側へ向かう逆方向伝播の電極となる。
向かう導波光（射出光）に対しては、第１の電極対３７
が順方向伝播の進行波電極となり、第２の電極対３８は
終端側からＲＦ入力端側へ向かう逆方向伝播の電極とな
る。一方、Ｙ分岐部２３からＹ分岐部２０へ向かう導波
光（戻り光）に対しては、第２の電極対３８が順方向伝
播の進行波電極となり、第１の電極対３７は終端側から
ＲＦ入力端側へ向かう逆方向伝播の電極となる。
【００４３】すなわち、第１の電極対３７と第２の電極
対３８とは互に逆方向に伝播する光に対しての進行波電
極となるように構成されている。従って、直線導波路１
９から入射した光、すなわちターゲット６に向けて射出
されるべき導波光に対して、第１の電極対３７は進行波
電極であるが、第２の電極対３８は逆方向伝播電極とな
る。一方、直線導波路２４から入射する光、すなわちタ
ーゲット６から帰還された導波光に対しては、第１の電
極対３７は逆方向伝播電極、第２の電極対３８は進行波
電極として機能する。
対３８とは互に逆方向に伝播する光に対しての進行波電
極となるように構成されている。従って、直線導波路１
９から入射した光、すなわちターゲット６に向けて射出
されるべき導波光に対して、第１の電極対３７は進行波
電極であるが、第２の電極対３８は逆方向伝播電極とな
る。一方、直線導波路２４から入射する光、すなわちタ
ーゲット６から帰還された導波光に対しては、第１の電
極対３７は逆方向伝播電極、第２の電極対３８は進行波
電極として機能する。
【００４４】ここで、一般に、ＬＮ等の強誘電体の電気
光学効果を用いた光強度変調器の変調の周波数依存性
は、電気光学効果の応答性、強誘電体の材料分散、変調
電極構造、電極の損失等に依存するが、主に変調電極構
造によって周波数が制限されることが知られている。こ
のため従来より、導波路中を伝播する光の速度と電極に
印加したＲＦ波の伝播速度とを一致させると３００ＧＨ
ｚまで変調可能と考えられている。
光学効果を用いた光強度変調器の変調の周波数依存性
は、電気光学効果の応答性、強誘電体の材料分散、変調
電極構造、電極の損失等に依存するが、主に変調電極構
造によって周波数が制限されることが知られている。こ
のため従来より、導波路中を伝播する光の速度と電極に
印加したＲＦ波の伝播速度とを一致させると３００ＧＨ
ｚまで変調可能と考えられている。
【００４５】しかしながら、ＬＮ中での光速とＲＦ波の
速度とは約２倍の差異があるため両者の速度を一致させ
るために様々な工夫がなされているが、現在、変調可能
とされる最大帯域は７０ＧＨｚ程度である。
速度とは約２倍の差異があるため両者の速度を一致させ
るために様々な工夫がなされているが、現在、変調可能
とされる最大帯域は７０ＧＨｚ程度である。
【００４６】導波光及びＲＦ波の伝播方向及び伝播速度
を一致させる形態、所謂進行波電極とすれば変調帯域の
上限（カットオフ周波数：以下、ｆｃ1 と略す。）が高
くなる。一方、ＲＦ波の伝播を考慮しない所謂集中定数
回路的な電極形態では、この回路の抵抗と電極容量とに
よって変調周波数上限（ｆｃ2 ）が決まる。実用的な変
調器ではｆｃ2 は１ＧＨｚ近辺であり、ｆｃ2 以上では
−６ｄＢ／ｏｃｔで減衰する。また、ｆｃ1 は２０ＧＨ
ｚ近辺にある。図２には変調度の周波数依存特性を示し
た。図中の曲線３９は進行波電極による特性であり、曲
線４０は集中定数電極による特性である。
を一致させる形態、所謂進行波電極とすれば変調帯域の
上限（カットオフ周波数：以下、ｆｃ1 と略す。）が高
くなる。一方、ＲＦ波の伝播を考慮しない所謂集中定数
回路的な電極形態では、この回路の抵抗と電極容量とに
よって変調周波数上限（ｆｃ2 ）が決まる。実用的な変
調器ではｆｃ2 は１ＧＨｚ近辺であり、ｆｃ2 以上では
−６ｄＢ／ｏｃｔで減衰する。また、ｆｃ1 は２０ＧＨ
ｚ近辺にある。図２には変調度の周波数依存特性を示し
た。図中の曲線３９は進行波電極による特性であり、曲
線４０は集中定数電極による特性である。
【００４７】従って、本実施の形態の光強度変調器で
は、進行波電極が逆方向伝播の電極として機能するとき
の変調特性は、ほぼ上述の集中定数回路的な変調特性と
なる。本発明者等は、変調周波数Ｗ及びＷ−δＷを図２
の特性に示すようにｆｃ1 近くに設定すれば、射出光に
対して電極対３８での変調は電極対３７での変調に比べ
て無視でき、また戻り光に対して電極対３７での変調は
電極対３８での変調に比べて無視できる、という知見を
得た。
は、進行波電極が逆方向伝播の電極として機能するとき
の変調特性は、ほぼ上述の集中定数回路的な変調特性と
なる。本発明者等は、変調周波数Ｗ及びＷ−δＷを図２
の特性に示すようにｆｃ1 近くに設定すれば、射出光に
対して電極対３８での変調は電極対３７での変調に比べ
て無視でき、また戻り光に対して電極対３７での変調は
電極対３８での変調に比べて無視できる、という知見を
得た。
【００４８】これにより、同一の導波路を用いて光を変
調しているにもかかわらず、射出光と戻り光はそれぞれ
に対応する異なった変調を受けることになり、従来２台
の独立した変調器の機能を１台の変調器で実現できる。
調しているにもかかわらず、射出光と戻り光はそれぞれ
に対応する異なった変調を受けることになり、従来２台
の独立した変調器の機能を１台の変調器で実現できる。
【００４９】次に、上記の光強度変調器を用いた光波距
離計の一例を図３を参照して説明する。図５と共通する
部分には同一符号を付し詳細な説明を省略する。
離計の一例を図３を参照して説明する。図５と共通する
部分には同一符号を付し詳細な説明を省略する。
【００５０】直線偏光した光を射出する光源１の射出側
には光ファイバー４１、入出力分離手段４２、及び光フ
ァイバー４８が順に配置される。光源１からの直線偏光
した光は光ファイバー４１を介して入出力分離手段４２
へ入射する。この入出力分離手段４２はコリメータ・レ
ンズ（以下、ＣＬと略す）４３、４６、４７、偏向ビー
ムスプリッター（以下、ＰＢＳと略す）４４、及びファ
ラディ素子（以下、ＦＲと略す）４５から構成される。
光ファイバー４１からの入射光はＣＬ４３で平行光束に
され、ＰＢＳ４４を透過するときにＰ波の光とされ、Ｆ
Ｒ４５を透過するときに４５度偏波面が回転され、ＣＬ
４６で収束されて光ファイバー４８の一端に結合（入
射）する。
には光ファイバー４１、入出力分離手段４２、及び光フ
ァイバー４８が順に配置される。光源１からの直線偏光
した光は光ファイバー４１を介して入出力分離手段４２
へ入射する。この入出力分離手段４２はコリメータ・レ
ンズ（以下、ＣＬと略す）４３、４６、４７、偏向ビー
ムスプリッター（以下、ＰＢＳと略す）４４、及びファ
ラディ素子（以下、ＦＲと略す）４５から構成される。
光ファイバー４１からの入射光はＣＬ４３で平行光束に
され、ＰＢＳ４４を透過するときにＰ波の光とされ、Ｆ
Ｒ４５を透過するときに４５度偏波面が回転され、ＣＬ
４６で収束されて光ファイバー４８の一端に結合（入
射）する。
【００５１】光ファイバー４８は偏波面保持ファイバー
（以下、ＰＭＦと略す）であり、偏波保持軸とＦＲ４５
の透過光の偏光方向とを一致させるためのものである。
ＰＭＦ４８の他端には光強度変調器１６が連続し、ＰＭ
Ｆ４８からの光は光強度変調器１６の直線導波路１９に
結合して射出光となる。
（以下、ＰＭＦと略す）であり、偏波保持軸とＦＲ４５
の透過光の偏光方向とを一致させるためのものである。
ＰＭＦ４８の他端には光強度変調器１６が連続し、ＰＭ
Ｆ４８からの光は光強度変調器１６の直線導波路１９に
結合して射出光となる。
【００５２】本実施の形態では、上述のように、電極対
３７へＲＦ波（周波数Ｗ）を印加するためのＲＦ発生器
３３は、発振器１０、直流電源４９及びバイアスティ５
０から構成される。また、電極対３７へＲＦ波（周波数
Ｗ−δＷ）を印加するためのＲＦ発生器３４も同様に、
発振器１１、直流電源５２及びバイアスティ５１から構
成される。
３７へＲＦ波（周波数Ｗ）を印加するためのＲＦ発生器
３３は、発振器１０、直流電源４９及びバイアスティ５
０から構成される。また、電極対３７へＲＦ波（周波数
Ｗ−δＷ）を印加するためのＲＦ発生器３４も同様に、
発振器１１、直流電源５２及びバイアスティ５１から構
成される。
【００５３】上述したように電極対３７により周波数Ｗ
の振幅変調を受けた光は、直線導波路２４から射出し、
光ファイバー６０を介してレンズ６１で平行光束とされ
てターゲット６へ向けて射出する。レンズ６１からの光
はターゲット６で再帰反射し、再帰反射したターゲット
６からの戻り光は同一の経路をへて直線導波路２４に入
射し、電極対３８にて周波数（Ｗ−δＷ）で復調され
る。この復調された光は、直線導波路１９からＰＭＦ４
８、ＣＬ４６を介してＦＲ４５に光源１からの光を最初
に透過させたときの方向と逆方向に入射する。このＦＲ
４５を透過するときに４５度の偏波回転がなされＳ波と
してＰＢＳ４４に入射する。
の振幅変調を受けた光は、直線導波路２４から射出し、
光ファイバー６０を介してレンズ６１で平行光束とされ
てターゲット６へ向けて射出する。レンズ６１からの光
はターゲット６で再帰反射し、再帰反射したターゲット
６からの戻り光は同一の経路をへて直線導波路２４に入
射し、電極対３８にて周波数（Ｗ−δＷ）で復調され
る。この復調された光は、直線導波路１９からＰＭＦ４
８、ＣＬ４６を介してＦＲ４５に光源１からの光を最初
に透過させたときの方向と逆方向に入射する。このＦＲ
４５を透過するときに４５度の偏波回転がなされＳ波と
してＰＢＳ４４に入射する。
【００５４】ＰＢＳ４４のＳ波の分離（反射）側にはＣ
Ｌ４７、光ファイバー５５及びホトダイオード１４と順
に配置され、ＰＢＳ４４で分離（反射）されたＳ波の光
は、ＣＬ４７及び光ファイバー５５を介してホトダイオ
ード１４へ至り、ホトダイオード１４で光電変換され
る。このように入出力分離手段４２により射出光と戻り
光とが分離される。なお、位相検出に関しては図５と同
様であるので説明を省略する。
Ｌ４７、光ファイバー５５及びホトダイオード１４と順
に配置され、ＰＢＳ４４で分離（反射）されたＳ波の光
は、ＣＬ４７及び光ファイバー５５を介してホトダイオ
ード１４へ至り、ホトダイオード１４で光電変換され
る。このように入出力分離手段４２により射出光と戻り
光とが分離される。なお、位相検出に関しては図５と同
様であるので説明を省略する。
【００５５】このように、本実施の形態によれば、ＭＺ
型光強度変調器の直線導波路２１、２２上に第１の電極
対３７及び第２の電極対３８を設けているので、電極対
３７はＲＦ発生器３３からＲＦ波が印加されたときＹ分
岐部２０からＹ分岐部２３へ向かう光に対して進行波電
極となり、電極対３８はＲＦ発生器３４からＲＦ波が印
加されたときにＹ分岐部２３からＹ分岐部２０へ向かう
光に対して進行波電極となるように、互に逆方向に伝播
する光に対しての進行波電極となる。従って、１つのＭ
Ｚ型導波路において、射出光と戻り光に対してそれぞれ
別個な変調器が実現できる。
型光強度変調器の直線導波路２１、２２上に第１の電極
対３７及び第２の電極対３８を設けているので、電極対
３７はＲＦ発生器３３からＲＦ波が印加されたときＹ分
岐部２０からＹ分岐部２３へ向かう光に対して進行波電
極となり、電極対３８はＲＦ発生器３４からＲＦ波が印
加されたときにＹ分岐部２３からＹ分岐部２０へ向かう
光に対して進行波電極となるように、互に逆方向に伝播
する光に対しての進行波電極となる。従って、１つのＭ
Ｚ型導波路において、射出光と戻り光に対してそれぞれ
別個な変調器が実現できる。
【００５６】次に、第２実施の形態を説明する。上記第
１実施の形態の光強度変調器１６では、電極へ供給する
ＲＦ波を電気的にバイアス変更し変調の動作点を設定す
る場合を説明したが、本実施の形態は、光強度変調器に
変調の動作点を設定するための電極を有するものであ
る。なお、本実施の形態の構成は上記と略同様のため、
以下異なる部分を説明する。
１実施の形態の光強度変調器１６では、電極へ供給する
ＲＦ波を電気的にバイアス変更し変調の動作点を設定す
る場合を説明したが、本実施の形態は、光強度変調器に
変調の動作点を設定するための電極を有するものであ
る。なお、本実施の形態の構成は上記と略同様のため、
以下異なる部分を説明する。
【００５７】図４に示すように、本実施の形態の光強度
変調器１７は、上記図３に示した光強度変調器と同様
に、ＬＮ基板１８上に形成された直線導波路１９、２
１、２２、２４及びＹ分岐部２０、２３を備えると共
に、分岐された直線導波路２１、２２上のＹ分岐部２０
側に第１の電極対３７、及びＹ分岐部２３側に第２の電
極対３８を設けている。直線導波路２１、２２上である
と共に、これら第１の電極対３７、及び第２の電極対３
８の間には電極対３７、３８より短い第３の電極対５３
が設けられている。この第３の電極対５３には出力電圧
が可変の直流電源５４が接続されており、直流電源５４
からの直流電圧を第３の電極対５３に印加することによ
って変調の動作点を設定する。
変調器１７は、上記図３に示した光強度変調器と同様
に、ＬＮ基板１８上に形成された直線導波路１９、２
１、２２、２４及びＹ分岐部２０、２３を備えると共
に、分岐された直線導波路２１、２２上のＹ分岐部２０
側に第１の電極対３７、及びＹ分岐部２３側に第２の電
極対３８を設けている。直線導波路２１、２２上である
と共に、これら第１の電極対３７、及び第２の電極対３
８の間には電極対３７、３８より短い第３の電極対５３
が設けられている。この第３の電極対５３には出力電圧
が可変の直流電源５４が接続されており、直流電源５４
からの直流電圧を第３の電極対５３に印加することによ
って変調の動作点を設定する。
【００５８】従って、直線導波路１９からの射出光に対
して、第１の電極対３７は進行波電極であり、第２の電
極対３８は逆方向伝播電極であり、第３の電極対５３は
バイアス電極となる。一方、直線導波路２４からの戻り
光に対しては、第１の電極対３７は逆方向伝播電極、第
２の電極対３８は進行波電極、そして第３の電極対５３
はバイアス電極として機能する。
して、第１の電極対３７は進行波電極であり、第２の電
極対３８は逆方向伝播電極であり、第３の電極対５３は
バイアス電極となる。一方、直線導波路２４からの戻り
光に対しては、第１の電極対３７は逆方向伝播電極、第
２の電極対３８は進行波電極、そして第３の電極対５３
はバイアス電極として機能する。
【００５９】上記のように、第３の電極対５３を設けた
場合には図３に示したバイアスティ５０、５１は不要と
なる。電極対３７、３８は同一の直線導波路２１、２２
上に形成されているため、同じ長さの電極対であれば両
者のＶπは等しく、また両者は同じ動作点での動作をす
ることが望ましいため、第３の電極対によって動作点の
設定をするのが好ましい。
場合には図３に示したバイアスティ５０、５１は不要と
なる。電極対３７、３８は同一の直線導波路２１、２２
上に形成されているため、同じ長さの電極対であれば両
者のＶπは等しく、また両者は同じ動作点での動作をす
ることが望ましいため、第３の電極対によって動作点の
設定をするのが好ましい。
【００６０】このように、本実施の形態では、単一の光
強度変調器上に相互に逆方向に伝播させる１対の進行波
電極に加え更にバイアス電極を設けているので、光強度
変調器において容易に変調の動作点を調整することがで
きる。従って、光強度変調器において導波光を効率よく
変調できる。
強度変調器上に相互に逆方向に伝播させる１対の進行波
電極に加え更にバイアス電極を設けているので、光強度
変調器において容易に変調の動作点を調整することがで
きる。従って、光強度変調器において導波光を効率よく
変調できる。
【００６１】上記実施の形態では、直線導波路上に略同
様の形状の電極を設けた場合について説明したが、図７
に示すように、射出光及び戻り光の各々の進行波電極の
対となる一方の電極を共通電極７０として構成してもよ
く、図８に示すように、進行波電極の対となる一方の電
極を導波路を跨がるように共通電極７１とすることによ
り射出光及び戻り光の各々の方向について対称形状とな
るように構成してもよい。
様の形状の電極を設けた場合について説明したが、図７
に示すように、射出光及び戻り光の各々の進行波電極の
対となる一方の電極を共通電極７０として構成してもよ
く、図８に示すように、進行波電極の対となる一方の電
極を導波路を跨がるように共通電極７１とすることによ
り射出光及び戻り光の各々の方向について対称形状とな
るように構成してもよい。
【００６２】上記実施の形態は、Ｚ−カット、Ｙ伝播の
ＬＮ導波路について説明したが、他のカット（例えばＸ
−カット、Ｚ伝播）、及び他の強誘電体（例えばＬｉＴ
ａＯ 3 等）にも適用が可能である。また、上記の光強度
変調器としてはＹ分岐部を有するＭＺ型変調器を用いた
場合を説明したが、Ｙ分岐部を有しない結合型分岐部を
少なくとも１つ有する、すなわち、上記のＹ分岐部に対
応する部位の少なくとも１つを光方向性結合器に設定し
たＭＺ型変調器への適用も可能である。
ＬＮ導波路について説明したが、他のカット（例えばＸ
−カット、Ｚ伝播）、及び他の強誘電体（例えばＬｉＴ
ａＯ 3 等）にも適用が可能である。また、上記の光強度
変調器としてはＹ分岐部を有するＭＺ型変調器を用いた
場合を説明したが、Ｙ分岐部を有しない結合型分岐部を
少なくとも１つ有する、すなわち、上記のＹ分岐部に対
応する部位の少なくとも１つを光方向性結合器に設定し
たＭＺ型変調器への適用も可能である。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光強度変調
器によれば、同一の光導波路で射出光と戻り光を変調す
ることができるので、構造を簡略化できる、という効果
がある。また、変調の動作点を設定する第３の電極を備
えることによって、安定して導波光を変調することがで
きる、という効果がある。
器によれば、同一の光導波路で射出光と戻り光を変調す
ることができるので、構造を簡略化できる、という効果
がある。また、変調の動作点を設定する第３の電極を備
えることによって、安定して導波光を変調することがで
きる、という効果がある。
【００６４】また、本発明の光波距離計によれば、複数
の光強度変調器を単一のもので構成できるので、簡素化
された構成の光波距離計を提供することができる、とい
う効果がある。
の光強度変調器を単一のもので構成できるので、簡素化
された構成の光波距離計を提供することができる、とい
う効果がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態である光強度変調器
の構成を示す線図である。
の構成を示す線図である。
【図２】周波数と変調度の関係を示す線図である。
【図３】第１の実施の形態の光強度変調器を用いた高分
解能光距離計の概略を示すブロック図である。
解能光距離計の概略を示すブロック図である。
【図４】第２の実施の形態である光強度変調器の構成を
示す線図である。
示す線図である。
【図５】従来の高分解能光距離計の概略を示すブロック
図である。
図である。
【図６】従来の光強度変調器の構成を示す線図である。
【図７】共通電極を有する光強度変調器の構成を示す線
図である。
図である。
【図８】共通電極を有する光強度変調器の他の構成を示
す線図である。
す線図である。
１ 光源 １４ ホトダイオード １５ ロックインアンプ １９、２１、２２、２４ 直線導波路 ２０、２３ Ｙ分岐部 ３３、３４ ＲＦ発生器 ３７ 第１の電極対 ３８ 第２の電極対 ４２ 入出力分離手段 ５３ 第３の電極対
Claims (5)
- 【請求項１】 一方に向かって伝播される導波光を分岐
すると共に、該導波光と逆方向に向かって伝播される導
波光を合波する第１の分岐部と、 前記第１の分岐部に連続しかつ導波光を伝播させる複数
本の光導波路部と、 前記複数本の光導波路部に連続しかつ該光導波路部を伝
播した複数の導波光を合波すると共に、該導波光と逆方
向に伝播される導波光を分岐して前記複数本の光導波路
部の各々へ導く第２の分岐部と、 前記光導波路部に設けられると共に、前記光導波路部を
前記第１の分岐部から第２の分岐部に向かって伝播する
導波光を変調する第１の進行波電極と、前記第２の分岐
部から第１の分岐部に向かって伝播する導波光を変調す
る第２の進行波電極とからなる進行波電極と、 を備えた光強度変調器。 - 【請求項２】 一方に向かって伝播される導波光を分岐
すると共に、該導波光と逆方向に向かって伝播される導
波光を合波する第１の分岐部と、 前記第１の分岐部に連続しかつ導波光を伝播させる複数
本の光導波路部と、 前記複数本の光導波路部に連続しかつ該光導波路部を伝
播した複数の導波光を合波すると共に、該導波光と逆方
向に伝播される導波光を分岐して前記複数本の光導波路
部の各々へ導く第２の分岐部と、 前記光導波路部に設けられると共に、前記光導波路部を
前記第１の分岐部から第２の分岐部に向かって伝播する
導波光を変調する第１の進行波電極と、前記第２の分岐
部から第１の分岐部に向かって伝播する導波光を変調す
る第２の進行波電極とからなる進行波電極と、 前記光導波路部に設けられると共に、前記変調の動作点
を設定するためのバイアス電極と、 を備えた光強度変調器。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光強度変調器と、 前記光強度変調器へ光を入射させる光源と、 前記光強度変調器から射出されかつターゲットから戻さ
れた光で前記逆方向に伝播される導波光により前記光強
度変調器から射出された光を検出する検出手段と、 前記第１の進行波電極へ予め定めた周波数信号を供給す
る第１の信号供給手段と、 前記第２の進行波電極へ前記第１の信号供給手段と異な
る周波数信号を供給する第２の信号供給手段と、 前記検出した光の位相を求め、求めた位相、前記予め定
めた周波数信号及び前記異なる周波数信号に基づいてタ
ーゲットまでの距離を演算する演算手段と、 を備えた光波距離計。 - 【請求項４】 請求項２に記載の光強度変調器と、 前記光強度変調器へ光を入射させる光源と、 前記光強度変調器から射出されかつターゲットから戻さ
れた光で前記逆方向に伝播される導波光により前記光強
度変調器から射出された光を検出する検出手段と、 前記第１の進行波電極へ予め定めた周波数信号を供給す
る第１の信号供給手段と、 前記第２の進行波電極へ前記第１の信号供給手段と異な
る周波数信号を供給する第２の信号供給手段と、 前記バイアス電極へ所定直流電圧を供給するバイアス電
圧供給手段と、 前記検出した光の位相を求め、求めた位相、前記予め定
めた周波数信号及び前記異なる周波数信号に基づいてタ
ーゲットまでの距離を演算する演算手段と、 を備えた光波距離計。 - 【請求項５】 前記検出手段は、前記光強度変調器へ入
射させる光と、前記光強度変調器から射出された光とを
分離する分離手段を含むことを特徴とする請求項３また
は４に記載の光波距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04522796A JP3854656B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 光強度変調器及び光波距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04522796A JP3854656B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 光強度変調器及び光波距離計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236783A true JPH09236783A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3854656B2 JP3854656B2 (ja) | 2006-12-06 |
Family
ID=12713388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04522796A Expired - Fee Related JP3854656B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 光強度変調器及び光波距離計 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3854656B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232468A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Ntt Docomo Inc | 光変調器を用いた近傍電界測定装置 |
| EP2653908A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-23 | Leica Geosystems AG | Electro-optic modulator and electro-optic distance-measuring device |
| WO2014045655A1 (ja) * | 2012-09-19 | 2014-03-27 | 株式会社日立製作所 | 距離計測方法および装置 |
| US20150077758A1 (en) * | 2012-04-16 | 2015-03-19 | Leica Geosystems Ag | Electro-optic distance-measuring device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5736247B2 (ja) * | 2011-06-23 | 2015-06-17 | 株式会社日立製作所 | 距離計測方法および装置 |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP04522796A patent/JP3854656B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| EP2653908A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-23 | Leica Geosystems AG | Electro-optic modulator and electro-optic distance-measuring device |
| WO2013155636A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | Leica Geosystems Ag | Electro-optic modulator and electro-optic distance-measuring device |
| CN104246584A (zh) * | 2012-04-16 | 2014-12-24 | 莱卡地球系统公开股份有限公司 | 电光调制器和电光距离测量装置 |
| US20150077758A1 (en) * | 2012-04-16 | 2015-03-19 | Leica Geosystems Ag | Electro-optic distance-measuring device |
| JP2015519547A (ja) * | 2012-04-16 | 2015-07-09 | ライカ・ジオシステムズ・アクチェンゲゼルシャフトＬｅｉｃａ Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍｓ Ａｇ | 電気光学距離測定装置 |
| JP2015519598A (ja) * | 2012-04-16 | 2015-07-09 | ライカ・ジオシステムズ・アクチェンゲゼルシャフトＬｅｉｃａ Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍｓ Ａｇ | 電気光学変調器および電気光学距離測定装置 |
| US9405007B2 (en) | 2012-04-16 | 2016-08-02 | Leica Geosystems Ag | Electro-optic distance-measuring device |
| US9810964B2 (en) | 2012-04-16 | 2017-11-07 | Leica Geosystems Ag | Electro-optic modulator having identical forward and backward electro-optic response |
| WO2014045655A1 (ja) * | 2012-09-19 | 2014-03-27 | 株式会社日立製作所 | 距離計測方法および装置 |
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|---|---|
| JP3854656B2 (ja) | 2006-12-06 |
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