JPH0961766A - 半導体光変調器 - Google Patents
半導体光変調器Info
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- JPH0961766A JPH0961766A JP7233361A JP23336195A JPH0961766A JP H0961766 A JPH0961766 A JP H0961766A JP 7233361 A JP7233361 A JP 7233361A JP 23336195 A JP23336195 A JP 23336195A JP H0961766 A JPH0961766 A JP H0961766A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—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
- G02F1/01—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
- G02F1/21—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 by interference
- G02F1/225—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 by interference in an optical waveguide structure
- G02F1/2257—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 by interference in an optical waveguide structure the optical waveguides being made of semiconducting material
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/20—Intrinsic phase difference, i.e. optical bias, of an optical modulator; Methods for the pre-set thereof
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/25—Frequency chirping of an optical modulator; Arrangements or methods for the pre-set or tuning thereof
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- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体マッハツェンダ型変調器の消光比を大
きくする。変調器出力光に適度のチャーピングを与え得
るようにする。 【構成】 入射端８より入力された光はＹ分岐素子１に
おいて第１の光導波路２内を通過する光と第２の光導波
路内を通過する光に等しく分割される。第１、第２の光
導波路は、等しい長さに形成されており、それら導波路
上にはそれぞれ第１、第２の電極４、５が形成されてい
る。第１の光導波路の途中には、第１、第２の電極に同
一電圧が印加されたときに、各光導波路を伝搬した後の
光に１８０度の位相差が生じるように位相シフトを行う
１８０度移相光学手段７が挿入されている。２つの光導
波路を伝搬した光は光合波素子６において合成された
後、本光変調器より出力される。
きくする。変調器出力光に適度のチャーピングを与え得
るようにする。 【構成】 入射端８より入力された光はＹ分岐素子１に
おいて第１の光導波路２内を通過する光と第２の光導波
路内を通過する光に等しく分割される。第１、第２の光
導波路は、等しい長さに形成されており、それら導波路
上にはそれぞれ第１、第２の電極４、５が形成されてい
る。第１の光導波路の途中には、第１、第２の電極に同
一電圧が印加されたときに、各光導波路を伝搬した後の
光に１８０度の位相差が生じるように位相シフトを行う
１８０度移相光学手段７が挿入されている。２つの光導
波路を伝搬した光は光合波素子６において合成された
後、本光変調器より出力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信等
に用いられる半導体光変調器に関し、特に半導体を光導
波路として用いるマッハツェンダ型光強度変調器に関す
るものである。
に用いられる半導体光変調器に関し、特に半導体を光導
波路として用いるマッハツェンダ型光強度変調器に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】現在の高速光ファイバデジタル通信シス
テムでは、送信器において光の強度を変調するためにマ
ッハツェンダ型光変調器が用いられる。マッハツェンダ
型光変調器の動作を、図８を用いて説明する。変調器の
入射端８へ入射した光は、Ｙ分岐素子１で等しく２つに
分岐される。分岐された光は、それぞれ第１の光導波路
２と第２の光導波路３を通過した後に光合波素子６で合
波される。第１および第２の光導波路の上部には第１、
第２の電極４、５が設けられており、それらの電極に印
加された信号電圧に応じてその下の光導波路の屈折率が
変化するため、光合波素子６に伝搬する２つの光の間に
位相差が生じる。
テムでは、送信器において光の強度を変調するためにマ
ッハツェンダ型光変調器が用いられる。マッハツェンダ
型光変調器の動作を、図８を用いて説明する。変調器の
入射端８へ入射した光は、Ｙ分岐素子１で等しく２つに
分岐される。分岐された光は、それぞれ第１の光導波路
２と第２の光導波路３を通過した後に光合波素子６で合
波される。第１および第２の光導波路の上部には第１、
第２の電極４、５が設けられており、それらの電極に印
加された信号電圧に応じてその下の光導波路の屈折率が
変化するため、光合波素子６に伝搬する２つの光の間に
位相差が生じる。
【０００３】位相差が０である場合、９図（ａ）に示す
ように、光合波素子６において、第１の光導波路を伝搬
してきた第１の光３１と第２の光導波路を伝搬してきた
第２の光３２が同相となるので、出力光３３のパワーは
最大となる。このときが光ＯＮ状態である。一方、位相
差が１８０度になると、図９（ｂ）に示すように、光合
波素子６で第１と第２の光が逆相となり、干渉して出力
光３３のパワーが０となる。このときが光ＯＦＦ状態に
相当する。通常、マッハツェンダ変調器は、図８に示す
ように２つの光導波路長の長さが等しい構造をとる。こ
の構造では、２つの電極に同電位を与えると位相差が０
となって光ＯＮとなり、半波長電圧Ｖπの電位差を与え
ると位相差が１８０度となり光ＯＦＦとなる。
ように、光合波素子６において、第１の光導波路を伝搬
してきた第１の光３１と第２の光導波路を伝搬してきた
第２の光３２が同相となるので、出力光３３のパワーは
最大となる。このときが光ＯＮ状態である。一方、位相
差が１８０度になると、図９（ｂ）に示すように、光合
波素子６で第１と第２の光が逆相となり、干渉して出力
光３３のパワーが０となる。このときが光ＯＦＦ状態に
相当する。通常、マッハツェンダ変調器は、図８に示す
ように２つの光導波路長の長さが等しい構造をとる。こ
の構造では、２つの電極に同電位を与えると位相差が０
となって光ＯＮとなり、半波長電圧Ｖπの電位差を与え
ると位相差が１８０度となり光ＯＦＦとなる。
【０００４】光通信においては、変調された光のＯＮレ
ベルとＯＦＦレベルのパワー比、すなわち消光比は重要
な要素である。消光比が小さいと、所望の伝送品質を得
るために必要な受信器最小入力パワーが大きくなり、伝
送距離を長くとれない。この点に関しては、最近のデバ
イス作製技術の進歩により、ニオブ酸リチウム（LiNb
O3）を用いた変調器（以下、ＬＮ変調器）で３０ｄＢ以
上の高い消光比が得られている。
ベルとＯＦＦレベルのパワー比、すなわち消光比は重要
な要素である。消光比が小さいと、所望の伝送品質を得
るために必要な受信器最小入力パワーが大きくなり、伝
送距離を長くとれない。この点に関しては、最近のデバ
イス作製技術の進歩により、ニオブ酸リチウム（LiNb
O3）を用いた変調器（以下、ＬＮ変調器）で３０ｄＢ以
上の高い消光比が得られている。
【０００５】また、光通信では送信光に生じるチャーピ
ングも重要な要素である。チャーピングは、図１０に示
すような、光の強度変調の際に同時に生じる光の周波数
シフトのことである。図１０（ａ）に示すように、光Ｏ
ＦＦから光ＯＮ時に正の周波数シフト、光ＯＮから光Ｏ
ＦＦ時に負の周波数シフトが生じるような場合を正のチ
ャーピングと呼び、図１０（ｂ）に示すように、逆の周
波数シフトが生じる場合を負のチャーピングと呼ぶ。図
１０において、４１、４３は出力光波形を、４２、４４
は変調光のチャーピングを示す。送出光に適当なチャー
ピングが生じていると、光パルスが圧縮され、長距離に
わたりその形状を崩すことなく伝送できる。これを利用
して、１．３μｍ帯で零分散のファイバを用い、波長
１．５μｍ帯の光の伝送を行う際には、負のチャーピン
グを送信光に生じさせて伝送距離の拡大を図っている。
マッハツェンダ変調器は、２つの導波路に印加する信号
電圧の振幅比によって、チャーピング量を調節できるデ
バイスである。
ングも重要な要素である。チャーピングは、図１０に示
すような、光の強度変調の際に同時に生じる光の周波数
シフトのことである。図１０（ａ）に示すように、光Ｏ
ＦＦから光ＯＮ時に正の周波数シフト、光ＯＮから光Ｏ
ＦＦ時に負の周波数シフトが生じるような場合を正のチ
ャーピングと呼び、図１０（ｂ）に示すように、逆の周
波数シフトが生じる場合を負のチャーピングと呼ぶ。図
１０において、４１、４３は出力光波形を、４２、４４
は変調光のチャーピングを示す。送出光に適当なチャー
ピングが生じていると、光パルスが圧縮され、長距離に
わたりその形状を崩すことなく伝送できる。これを利用
して、１．３μｍ帯で零分散のファイバを用い、波長
１．５μｍ帯の光の伝送を行う際には、負のチャーピン
グを送信光に生じさせて伝送距離の拡大を図っている。
マッハツェンダ変調器は、２つの導波路に印加する信号
電圧の振幅比によって、チャーピング量を調節できるデ
バイスである。
【０００６】このマッハツェンダ型光変調器の材料とし
てはＬｉＮｂＯ3 が多く用いられている。これに対し
て、最近リン化インジウム（ＩｎＰ）などの半導体を材
料とした変調器の研究が盛んになっている。半導体を材
料とした場合、導波路単位長あたりの位相変化量がＬｉ
ＮｂＯ3 に比べて大きいので、印加電圧の低減やデバイ
スの小型化を図ることができる。この半導体マッハツェ
ンダ型光変調器では、光の位相を変化させるために導波
路に逆バイアスしか印加できない。
てはＬｉＮｂＯ3 が多く用いられている。これに対し
て、最近リン化インジウム（ＩｎＰ）などの半導体を材
料とした変調器の研究が盛んになっている。半導体を材
料とした場合、導波路単位長あたりの位相変化量がＬｉ
ＮｂＯ3 に比べて大きいので、印加電圧の低減やデバイ
スの小型化を図ることができる。この半導体マッハツェ
ンダ型光変調器では、光の位相を変化させるために導波
路に逆バイアスしか印加できない。
【０００７】順バイアスでは、デバイスが発光してしま
うためである。従って、変調を行う際に２つの電極へ印
加する電圧波形は、図１１（ａ）に示す波形５１（第１
の電極への印加電圧）、波形５２（第２の電極への印加
電圧）となる。このとき、変調光のチャーピングは２つ
の信号の振幅比ｒによって調節でき、図１１（ｂ）の場
合（ｒ＝０）最大の正のチャーピングが、図１１（ｃ）
の場合（ｒ＝１）最大の負のチャーピングが得られる。
うためである。従って、変調を行う際に２つの電極へ印
加する電圧波形は、図１１（ａ）に示す波形５１（第１
の電極への印加電圧）、波形５２（第２の電極への印加
電圧）となる。このとき、変調光のチャーピングは２つ
の信号の振幅比ｒによって調節でき、図１１（ｂ）の場
合（ｒ＝０）最大の正のチャーピングが、図１１（ｃ）
の場合（ｒ＝１）最大の負のチャーピングが得られる。
【０００８】また、特開平５−７２５７５号公報には、
光変調器に関するものではないが本発明と同様にマッハ
ツェンダ型干渉器を利用する光スイッチにおいて光漏話
（光クロストーク）を低減するための構造が提案されて
いる。図１５は、同公報に記載された光スイッチの概略
の構成図である。この光スイッチは、入射端に第１、第
２のポート１４１、１４２を、出射端に第３、第４のポ
ート１５１、１５２を持ち、入射光の分岐および出射光
の合波には第１、第２の方向性結合器１４３、１４７を
用いて光のスイッチングを行っている。
光変調器に関するものではないが本発明と同様にマッハ
ツェンダ型干渉器を利用する光スイッチにおいて光漏話
（光クロストーク）を低減するための構造が提案されて
いる。図１５は、同公報に記載された光スイッチの概略
の構成図である。この光スイッチは、入射端に第１、第
２のポート１４１、１４２を、出射端に第３、第４のポ
ート１５１、１５２を持ち、入射光の分岐および出射光
の合波には第１、第２の方向性結合器１４３、１４７を
用いて光のスイッチングを行っている。
【０００９】このデバイスでは、第１の光導波路１４４
と薄膜ヒータ１４６を有する第２の光導波路１４５の間
に信号光の半波長分の実効光路長差を設け、出力部に設
けられた第３の光導波路１４９と第４の光導波路１５０
とを交差部１４８において交差させることを特徴として
いる。これにより、方向性結合器１４３、１４７の結合
比が製造誤差や信号波長により変動しても、光クロスト
ークが低く抑えられるとしている。
と薄膜ヒータ１４６を有する第２の光導波路１４５の間
に信号光の半波長分の実効光路長差を設け、出力部に設
けられた第３の光導波路１４９と第４の光導波路１５０
とを交差部１４８において交差させることを特徴として
いる。これにより、方向性結合器１４３、１４７の結合
比が製造誤差や信号波長により変動しても、光クロスト
ークが低く抑えられるとしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】半導体マッハツェンダ
型光変調器では、電極４、５に印加する電圧によって光
導波路の光吸収量が変化する。すなわち、光導波路の損
失が印加電圧によって変化する。以下、これを損失変化
と呼ぶ。図１３に、印加電圧に対する導波路の損失変化
量を示す。同図に示されるように、損失変化量は、印加
電圧の絶対値が大きくなるに従い増加する。この損失変
化が、変調光の消光比ならびにチャーピングに悪影響を
与える。
型光変調器では、電極４、５に印加する電圧によって光
導波路の光吸収量が変化する。すなわち、光導波路の損
失が印加電圧によって変化する。以下、これを損失変化
と呼ぶ。図１３に、印加電圧に対する導波路の損失変化
量を示す。同図に示されるように、損失変化量は、印加
電圧の絶対値が大きくなるに従い増加する。この損失変
化が、変調光の消光比ならびにチャーピングに悪影響を
与える。
【００１１】２つの導波路の長さが等しい半導体マッハ
ツェンダ光変調器を、図１１（ｂ）、（ｃ）に示す信号
を用いて変調したときの光出力波形を図１２（ａ）、
（ｂ）に示す。図１２において、８１、９１は出力光波
形を、８２、９２は変調光のチャーピングを示す。図１
１（ｂ）の信号を用いて正のチャーピングを生じさせる
変調を行うとき、光ＯＦＦのときには、第１の電極に
０、第２の電極に−Ｖπの電圧が印加される。このと
き、損失変化のため、第１の光導波路と第２の光導波路
の損失量は異なる。従って、図９（ｃ）に示すように、
光合波部６において第１の光導波路２からの光３１と第
２の光導波路からの光３２の強度が等しくなくなり、合
波しても２つの光は完全には打ち消しあわない。この結
果、光ＯＦＦのときに光が出力される。この光ＯＦＦ時
の光量の増加により、損失変化がない場合に比べて消光
比が劣化する。
ツェンダ光変調器を、図１１（ｂ）、（ｃ）に示す信号
を用いて変調したときの光出力波形を図１２（ａ）、
（ｂ）に示す。図１２において、８１、９１は出力光波
形を、８２、９２は変調光のチャーピングを示す。図１
１（ｂ）の信号を用いて正のチャーピングを生じさせる
変調を行うとき、光ＯＦＦのときには、第１の電極に
０、第２の電極に−Ｖπの電圧が印加される。このと
き、損失変化のため、第１の光導波路と第２の光導波路
の損失量は異なる。従って、図９（ｃ）に示すように、
光合波部６において第１の光導波路２からの光３１と第
２の光導波路からの光３２の強度が等しくなくなり、合
波しても２つの光は完全には打ち消しあわない。この結
果、光ＯＦＦのときに光が出力される。この光ＯＦＦ時
の光量の増加により、損失変化がない場合に比べて消光
比が劣化する。
【００１２】また、図１１（ｃ）に示す信号を印加して
負チャープを持つ変調光を発生させる場合では、光ＯＮ
のときに第１の電極と第２の電極に−Ｖπの電圧が印加
されるため、両方の光導波路の損失が増加して、図１２
（ｂ）にて出力波形９１に示すように、出力光量が減少
する。従って、消光比は前記の場合に比べてさらに劣化
する。
負チャープを持つ変調光を発生させる場合では、光ＯＮ
のときに第１の電極と第２の電極に−Ｖπの電圧が印加
されるため、両方の光導波路の損失が増加して、図１２
（ｂ）にて出力波形９１に示すように、出力光量が減少
する。従って、消光比は前記の場合に比べてさらに劣化
する。
【００１３】上述したように、損失変化のある場合には
チャーピング特性が劣化する。損失変化のあるマッハツ
ェンダ変調器では、変調器の出力電界Ｅout は次のよう
に表わされる。 Ｅout ＝［E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝ ＋E0exp(j ωt) exp｛α(V2)+jψ(V2)｝］／２ ＝E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝｛1+exp(Δα+jΔψ）｝］／２ ＝［E0 exp｛α(V1)｝√｛2 exp(Δα)(coshΔα+cosΔψ）｝ × exp｛ｊψ(V1)+jφ｝×exp(j ωt)］／２ ・・・・・・（１） φ＝ tan-1［exp(Δα)sinΔψ／｛1+exp(Δα)cosΔψ｝］， Δα＝α(V2)−α(V1)，Δψ＝ψ(V2)−ψ(V1)
チャーピング特性が劣化する。損失変化のあるマッハツ
ェンダ変調器では、変調器の出力電界Ｅout は次のよう
に表わされる。 Ｅout ＝［E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝ ＋E0exp(j ωt) exp｛α(V2)+jψ(V2)｝］／２ ＝E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝｛1+exp(Δα+jΔψ）｝］／２ ＝［E0 exp｛α(V1)｝√｛2 exp(Δα)(coshΔα+cosΔψ）｝ × exp｛ｊψ(V1)+jφ｝×exp(j ωt)］／２ ・・・・・・（１） φ＝ tan-1［exp(Δα)sinΔψ／｛1+exp(Δα)cosΔψ｝］， Δα＝α(V2)−α(V1)，Δψ＝ψ(V2)−ψ(V1)
【００１４】ここで、Ｅ0 は変調器への入射電界振幅、
ωは光の角周波数、Ｖ1 ，Ｖ2 は第１、第２の電極に印
加される電圧、ψ（Ｖ）は電圧Ｖを印加したときの光導
波路での位相変化量、α（Ｖ）は電圧Ｖを印加したとき
の損失変化を表わす。変調波形のチャーピングは、次の
ように表わされる。 df＝d ［ψ(V1)+tan-1〔exp(Δα)sinΔψ／｛1+exp(Δα)cosΔψ｝〕］／dt ・・・・・・（２） 式（２）の括弧内第２項に、損失変化に伴う余分なチャ
ーピングが含まれる。図１２（ａ）、（ｂ）に示される
チャーピング８２、９２は、Ｖ＝−Ｖπでの損失変化量
を２ｄＢとした場合のものである。
ωは光の角周波数、Ｖ1 ，Ｖ2 は第１、第２の電極に印
加される電圧、ψ（Ｖ）は電圧Ｖを印加したときの光導
波路での位相変化量、α（Ｖ）は電圧Ｖを印加したとき
の損失変化を表わす。変調波形のチャーピングは、次の
ように表わされる。 df＝d ［ψ(V1)+tan-1〔exp(Δα)sinΔψ／｛1+exp(Δα)cosΔψ｝〕］／dt ・・・・・・（２） 式（２）の括弧内第２項に、損失変化に伴う余分なチャ
ーピングが含まれる。図１２（ａ）、（ｂ）に示される
チャーピング８２、９２は、Ｖ＝−Ｖπでの損失変化量
を２ｄＢとした場合のものである。
【００１５】図１２に示されるように、損失変化にとも
なうチャーピングは、光ＯＮの前後に現れる急峻な負の
チャーピングであることが分かる。このチャーピングに
よって光ファイバ中の伝送特性が複雑に変化するので、
損失変化のないＬＮ変調器を念頭において設計されたシ
ステムにそのまま適用した場合最適状態にならず、シス
テムの再設計が必要となる。すなわち、損失変化によっ
て、現在広く用いられているＬＮ変調器との整合性が劣
化している。
なうチャーピングは、光ＯＮの前後に現れる急峻な負の
チャーピングであることが分かる。このチャーピングに
よって光ファイバ中の伝送特性が複雑に変化するので、
損失変化のないＬＮ変調器を念頭において設計されたシ
ステムにそのまま適用した場合最適状態にならず、シス
テムの再設計が必要となる。すなわち、損失変化によっ
て、現在広く用いられているＬＮ変調器との整合性が劣
化している。
【００１６】さらに、従来の半導体変調器では、各電極
への電圧の印加の仕方によって出力光の平均パワーが異
なってくる。損失変化がない場合と比較した出力光の平
均パワーの減衰量を、過剰損失と呼ぶ。図１４に、マー
ク率（全信号中で光ＯＮが生じる割合）が１／２のとき
の、図１１（ａ）中に示す電圧の振幅比ｒに対する過剰
損失を示す。ｒが増加するに従って、過剰損失は増加す
る。これにより、変調器の駆動を調整する際に、出力光
レベルの変動によるシステムの特性変動が生じて、調整
が困難になる。とくに、光増幅器により変調光を増幅す
る場合には、入力光レベルの低下が出力光の信号対雑音
比の劣化を引き起こすという問題が生じる。
への電圧の印加の仕方によって出力光の平均パワーが異
なってくる。損失変化がない場合と比較した出力光の平
均パワーの減衰量を、過剰損失と呼ぶ。図１４に、マー
ク率（全信号中で光ＯＮが生じる割合）が１／２のとき
の、図１１（ａ）中に示す電圧の振幅比ｒに対する過剰
損失を示す。ｒが増加するに従って、過剰損失は増加す
る。これにより、変調器の駆動を調整する際に、出力光
レベルの変動によるシステムの特性変動が生じて、調整
が困難になる。とくに、光増幅器により変調光を増幅す
る場合には、入力光レベルの低下が出力光の信号対雑音
比の劣化を引き起こすという問題が生じる。
【００１７】なお、上述した特開平５−７２５７５号公
報に記載された光スイッチでは、本発明において問題と
している損失変化については考慮されておらず、従っ
て、損失変化に伴うチャーピングの劣化や過剰損失問題
についての解決手段とはなっていない。
報に記載された光スイッチでは、本発明において問題と
している損失変化については考慮されておらず、従っ
て、損失変化に伴うチャーピングの劣化や過剰損失問題
についての解決手段とはなっていない。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上述の従来の半導体光変
調器の問題点を解決するための本発明による半導体光変
調器は、一端が入射端となされた半導体入力光導波路
と、前記半導体入力光導波路からの光を等しく２つに分
岐する半導体Ｙ分岐素子と、前記半導体Ｙ分岐素子から
の２つの光を伝搬させる第１および第２の半導体光導波
路と、前記第１および第２の半導体光導波路の上部に設
けられた第１および第２の電極と、前記２つの半導体光
導波路からの光を合波して１つの半導体光導波路へ送り
出す半導体光合波素子と、前記半導体光合波素子からの
光を出射端へと導く半導体出力光導波路と、を備えるも
のであって、前記第１および第２の電極に等しい電圧が
印加されたときに前記半導体光合波素子へ出力される２
つの光の位相差を１８０度とする手段を備えたことを特
徴としている。
調器の問題点を解決するための本発明による半導体光変
調器は、一端が入射端となされた半導体入力光導波路
と、前記半導体入力光導波路からの光を等しく２つに分
岐する半導体Ｙ分岐素子と、前記半導体Ｙ分岐素子から
の２つの光を伝搬させる第１および第２の半導体光導波
路と、前記第１および第２の半導体光導波路の上部に設
けられた第１および第２の電極と、前記２つの半導体光
導波路からの光を合波して１つの半導体光導波路へ送り
出す半導体光合波素子と、前記半導体光合波素子からの
光を出射端へと導く半導体出力光導波路と、を備えるも
のであって、前記第１および第２の電極に等しい電圧が
印加されたときに前記半導体光合波素子へ出力される２
つの光の位相差を１８０度とする手段を備えたことを特
徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明による半導
体光変調器の概略の構成を示す平面図である。本発明の
光変調器は半導体基板上に形成され、光導波路は半導体
層により構成される。図１に示すように、入射端８より
入力された光はＹ分岐素子１において第１の光導波路２
内を通過する光と第２の光導波路内を通過する光に等し
く分割される。第１、第２の光導波路上にはそれぞれ第
１、第２の電極４、５が形成されている。また、第１の
光導波路の途中には光の位相を１８０度シフトさせる１
８０度移相光学手段７が挿入されている。２つの光導波
路を伝搬した光は光合波素子６において合成された後、
本光変調器より出力される。
施の形態について説明する。図１は、本発明による半導
体光変調器の概略の構成を示す平面図である。本発明の
光変調器は半導体基板上に形成され、光導波路は半導体
層により構成される。図１に示すように、入射端８より
入力された光はＹ分岐素子１において第１の光導波路２
内を通過する光と第２の光導波路内を通過する光に等し
く分割される。第１、第２の光導波路上にはそれぞれ第
１、第２の電極４、５が形成されている。また、第１の
光導波路の途中には光の位相を１８０度シフトさせる１
８０度移相光学手段７が挿入されている。２つの光導波
路を伝搬した光は光合波素子６において合成された後、
本光変調器より出力される。
【００２０】本発明により光導波路に挿入された１８０
度移相光学手段７の損失は無視できるほど小さいものと
する。また、この光学手段を除いた２つの光導波路の光
路長は等しくなされている。この変調器では、第１の電
極４と第２の電極５に等しい電圧が印加されたとき、光
ＯＦＦとなる。このとき、第１の導波路と第２の導波路
での損失は、損失変化による増加分を含めて等しい値で
ある。従って、光合波部６において２つの光の電界振幅
が等しく完全に打ち消し合うため、図２（ａ）、（ｂ）
で出力光波形１１１、１１３に示すように、光ＯＦＦ時
に完全に消光する。この結果、他の劣化要因がない限
り、変調光の消光比は無限大となる。
度移相光学手段７の損失は無視できるほど小さいものと
する。また、この光学手段を除いた２つの光導波路の光
路長は等しくなされている。この変調器では、第１の電
極４と第２の電極５に等しい電圧が印加されたとき、光
ＯＦＦとなる。このとき、第１の導波路と第２の導波路
での損失は、損失変化による増加分を含めて等しい値で
ある。従って、光合波部６において２つの光の電界振幅
が等しく完全に打ち消し合うため、図２（ａ）、（ｂ）
で出力光波形１１１、１１３に示すように、光ＯＦＦ時
に完全に消光する。この結果、他の劣化要因がない限
り、変調光の消光比は無限大となる。
【００２１】次に、本発明のマッハツェンダ変調器にお
ける変調波形のチャーピングについて説明する。損失変
化も考慮した変調器の出力電界Ｅout は、次のように表
わされる。 Ｅout ＝［E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝ −E0exp(j ωt) exp｛α(V2)+jψ(V2)｝］／２ ＝E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝｛1-exp(Δα+jΔψ）｝］／２ ＝［E0 exp｛α(V1)｝√｛2 exp(Δα)(coshΔα-cosΔψ）｝ × exp｛ｊψ(V1)+jφ｝×exp(j ωt)］／２ ・・・・・・（３） φ＝ tan-1［−exp(Δα)sinΔψ／｛１−exp(Δα)cosΔψ｝］， Δα＝α(V2)−α(V1)，Δψ＝ψ(V2)−ψ(V1)
ける変調波形のチャーピングについて説明する。損失変
化も考慮した変調器の出力電界Ｅout は、次のように表
わされる。 Ｅout ＝［E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝ −E0exp(j ωt) exp｛α(V2)+jψ(V2)｝］／２ ＝E0exp(j ωt) exp｛α(V1)+jψ(V1)｝｛1-exp(Δα+jΔψ）｝］／２ ＝［E0 exp｛α(V1)｝√｛2 exp(Δα)(coshΔα-cosΔψ）｝ × exp｛ｊψ(V1)+jφ｝×exp(j ωt)］／２ ・・・・・・（３） φ＝ tan-1［−exp(Δα)sinΔψ／｛１−exp(Δα)cosΔψ｝］， Δα＝α(V2)−α(V1)，Δψ＝ψ(V2)−ψ(V1)
【００２２】式中の各記号が表わす意味については、前
記の式（１）の場合と同様である。変調波形のチャーピ
ングは、次のように表わされる。 df=d［ψ(V1)+tan-1〔-exp（Δα)sinΔψ／｛1-exp(Δα)cosΔψ｝〕］／dt ・・・・・・（４）
記の式（１）の場合と同様である。変調波形のチャーピ
ングは、次のように表わされる。 df=d［ψ(V1)+tan-1〔-exp（Δα)sinΔψ／｛1-exp(Δα)cosΔψ｝〕］／dt ・・・・・・（４）
【００２３】図２（ａ）、（ｂ）に、図１１（ｂ）、
（ｃ）に示す信号を用いて駆動した場合の出力光波形と
チャーピングを示す。本発明の光変調器においても、
（４）式括弧内第２項には余分なチャーピングが含まれ
ている。しかし、図２（ａ）、（ｂ）でチャーピング１
１２、１１４に示す計算結果から分かるように、この余
分なチャーピングは光のＯＮ付近でわずかに生じる大き
さの非常に小さいものである（計算はＶ＝−Ｖπでの損
失変化を２ｄＢとして行った）。これは、図１０に示
す、損失変化のない場合のチャーピング４２、４４とほ
ぼ同じである。
（ｃ）に示す信号を用いて駆動した場合の出力光波形と
チャーピングを示す。本発明の光変調器においても、
（４）式括弧内第２項には余分なチャーピングが含まれ
ている。しかし、図２（ａ）、（ｂ）でチャーピング１
１２、１１４に示す計算結果から分かるように、この余
分なチャーピングは光のＯＮ付近でわずかに生じる大き
さの非常に小さいものである（計算はＶ＝−Ｖπでの損
失変化を２ｄＢとして行った）。これは、図１０に示
す、損失変化のない場合のチャーピング４２、４４とほ
ぼ同じである。
【００２４】次に、本構造を用いた場合での過剰損失量
について説明する。本構造において光ＯＮは、第１の電
極と第２の電極のうちどちらか一方に電圧−Ｖπを、他
方に電圧０を印加したときだけに得られる（このとき光
出力が最大となるため）。従って、光ＯＮ時の光量は光
ＯＦＦ時の印加電圧振幅比ｒによらず一定となる。ま
た、光ＯＦＦの場合は常に完全消光するので、出力され
る光量はｒによらず０である。従って、本発明による変
調器では、駆動方法による過剰損失の変化は生じない。
について説明する。本構造において光ＯＮは、第１の電
極と第２の電極のうちどちらか一方に電圧−Ｖπを、他
方に電圧０を印加したときだけに得られる（このとき光
出力が最大となるため）。従って、光ＯＮ時の光量は光
ＯＦＦ時の印加電圧振幅比ｒによらず一定となる。ま
た、光ＯＦＦの場合は常に完全消光するので、出力され
る光量はｒによらず０である。従って、本発明による変
調器では、駆動方法による過剰損失の変化は生じない。
【００２５】なお、１８０度移相光学手段７の具体的な
構成としては次のものが挙げられる。 光導波路を構成する二つの半導体層の長さを異なら
しめる。 光導波路を構成する二つの半導体層のクラッド層の
幅を変えるなどして両導波路の伝搬定数を異ならしめ
る。 一方の光導波路上に位相シフト用の電極を設け、光
の位相を１８０度シフトさせる電圧を印加する。 二つの光導波路に温度差が生じるようにして両導波
路の屈折率を異ならしめる。 一方の光導波路に光の位相を１８０度シフトする光
学結晶を挿入する。 また、これらの手段のうちの二つまたはそれ以上を組み
合わせて用いることができる。その場合、一つの手段を
主たる手段として用い他の手段を微調整用の補償手段と
して用いることができる。
構成としては次のものが挙げられる。 光導波路を構成する二つの半導体層の長さを異なら
しめる。 光導波路を構成する二つの半導体層のクラッド層の
幅を変えるなどして両導波路の伝搬定数を異ならしめ
る。 一方の光導波路上に位相シフト用の電極を設け、光
の位相を１８０度シフトさせる電圧を印加する。 二つの光導波路に温度差が生じるようにして両導波
路の屈折率を異ならしめる。 一方の光導波路に光の位相を１８０度シフトする光
学結晶を挿入する。 また、これらの手段のうちの二つまたはそれ以上を組み
合わせて用いることができる。その場合、一つの手段を
主たる手段として用い他の手段を微調整用の補償手段と
して用いることができる。
【００２６】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 ［第１の実施例］図３は、本発明の第１の実施例を示す
斜視図である。本実施例では、ＩｎＰ基板１２１上に光
導波層１２２が設けられ、その上に導波構造を決定する
クラッド層１２３が形成される。光導波層の組成として
は、例えばＩｎ0.65Ｇａ0.35Ａｓ0.76Ｐ0.24／ＩｎＰか
らなる多重量子井戸構造が用いられる。また、クラッド
層としては、例えばｐ−ＩｎＰが用いられる。変調器
は、入射光導波路１２４、入射光を分岐するための光分
岐部１２５、分岐された２つの光を導波するための第１
の光導波路１２６と第２の光導波路１２７、２つの光導
波路上に設けられた第１、第２の電極１２８、１２９、
２つの光導波路からの光を合波するための光合波部１３
０、および合波した光を出射端まで導く出射光導波路１
３１から構成される。
て説明する。 ［第１の実施例］図３は、本発明の第１の実施例を示す
斜視図である。本実施例では、ＩｎＰ基板１２１上に光
導波層１２２が設けられ、その上に導波構造を決定する
クラッド層１２３が形成される。光導波層の組成として
は、例えばＩｎ0.65Ｇａ0.35Ａｓ0.76Ｐ0.24／ＩｎＰか
らなる多重量子井戸構造が用いられる。また、クラッド
層としては、例えばｐ−ＩｎＰが用いられる。変調器
は、入射光導波路１２４、入射光を分岐するための光分
岐部１２５、分岐された２つの光を導波するための第１
の光導波路１２６と第２の光導波路１２７、２つの光導
波路上に設けられた第１、第２の電極１２８、１２９、
２つの光導波路からの光を合波するための光合波部１３
０、および合波した光を出射端まで導く出射光導波路１
３１から構成される。
【００２７】このマッハツェンダ変調器において、第１
の光導波路１２６と第２の光導波路１２７は長さΔＬだ
け異なっている。ΔＬは、光導波路の断面形状や材質、
および伝搬する光の波長で決まる伝搬定数βを用いて次
式で与えられる。 ΔＬ＝（２ｎ＋１）π／β ・・・・（５） ｎは整数を表わす。この構造では、第１の電極１２８と
第２の電極１２９に等しい電圧を印加したとき、光合波
部１３０で２つの光の位相差が１８０度となる。このと
き、式（５）中のｎを０としてΔＬを短くすれば、２つ
の光導波の損失差を極めて小さく抑えられ高い消光比が
得られる。
の光導波路１２６と第２の光導波路１２７は長さΔＬだ
け異なっている。ΔＬは、光導波路の断面形状や材質、
および伝搬する光の波長で決まる伝搬定数βを用いて次
式で与えられる。 ΔＬ＝（２ｎ＋１）π／β ・・・・（５） ｎは整数を表わす。この構造では、第１の電極１２８と
第２の電極１２９に等しい電圧を印加したとき、光合波
部１３０で２つの光の位相差が１８０度となる。このと
き、式（５）中のｎを０としてΔＬを短くすれば、２つ
の光導波の損失差を極めて小さく抑えられ高い消光比が
得られる。
【００２８】［第２の実施例］図４は本発明の第２の実
施例を示す斜視図である。本実施例では、図３に示す構
造を持つ半導体マッハツェンダ変調器において、第１の
光導波路１２６と第２の光導波路１２７の長さを等しく
し、２つの光導波路を構成するためのクラッド層の幅を
異なる値とすることを特徴とする。第１の導波路１２６
の光の伝搬定数をβ1 、第２の導波路１２７の光の伝搬
定数をβ2 とし、この２つの値を、 ｜β1 −β2 ｜＝（２ｎ＋１）π／Ｌ ・・・・（６） とすることによって、光合波部１３０に伝搬してきた２
つの光の位相差が１８０度となり、前記第１の実施例と
同じ効果が得られる。ここで、Ｌは第１および第２の光
導波路の長さを表わす。本実施例においては、光分岐部
１２５から各々の光導波路への結合を低損失で行う設計
をすることによって導波路間の損失差を小さく抑えるこ
とができ、高い消光比が得られる。
施例を示す斜視図である。本実施例では、図３に示す構
造を持つ半導体マッハツェンダ変調器において、第１の
光導波路１２６と第２の光導波路１２７の長さを等しく
し、２つの光導波路を構成するためのクラッド層の幅を
異なる値とすることを特徴とする。第１の導波路１２６
の光の伝搬定数をβ1 、第２の導波路１２７の光の伝搬
定数をβ2 とし、この２つの値を、 ｜β1 −β2 ｜＝（２ｎ＋１）π／Ｌ ・・・・（６） とすることによって、光合波部１３０に伝搬してきた２
つの光の位相差が１８０度となり、前記第１の実施例と
同じ効果が得られる。ここで、Ｌは第１および第２の光
導波路の長さを表わす。本実施例においては、光分岐部
１２５から各々の光導波路への結合を低損失で行う設計
をすることによって導波路間の損失差を小さく抑えるこ
とができ、高い消光比が得られる。
【００２９】この第２の実施例を次のように変更を加え
ることができる。すなわち、２つの光導波路間で、導波
路長、導波路構造を両方変えて、光合波部１３０に伝搬
してきた２つの光の位相差が１８０度となるようにす
る。この場合は、第１の光導波路１２６の長さをＬ1 、
伝搬定数をβ1 、第２の光導波路１２６の長さをＬ2 、
伝搬定数をβ2 とするとき、これらの値が次の条件を満
たせばよい。 ｜β1 Ｌ1 −β2 Ｌ2 ｜＝（２ｎ＋１）π ・・・・（７）
ることができる。すなわち、２つの光導波路間で、導波
路長、導波路構造を両方変えて、光合波部１３０に伝搬
してきた２つの光の位相差が１８０度となるようにす
る。この場合は、第１の光導波路１２６の長さをＬ1 、
伝搬定数をβ1 、第２の光導波路１２６の長さをＬ2 、
伝搬定数をβ2 とするとき、これらの値が次の条件を満
たせばよい。 ｜β1 Ｌ1 −β2 Ｌ2 ｜＝（２ｎ＋１）π ・・・・（７）
【００３０】［第３の実施例］図５は、本発明の第３の
実施例を示す斜視図である。この実施例では、変調信号
電圧を印加する電極とは別に設けた電極に直流電圧を印
加することによって、一方の光導波路を伝搬する光の位
相を変化させる機能を付加する。すなわち、本実施例で
は、第１もしくは第２の光導波路のうち一方に、信号電
圧を印加する電極とは別の第３の電極１３２を設けて、
この電極に電圧を印加することにより、一方の光の位相
を１８０度変化させる。これにより、信号電圧を印加す
る部位に同電圧を印加したとき光ＯＦＦとできるので、
高い消光比が期待できる。
実施例を示す斜視図である。この実施例では、変調信号
電圧を印加する電極とは別に設けた電極に直流電圧を印
加することによって、一方の光導波路を伝搬する光の位
相を変化させる機能を付加する。すなわち、本実施例で
は、第１もしくは第２の光導波路のうち一方に、信号電
圧を印加する電極とは別の第３の電極１３２を設けて、
この電極に電圧を印加することにより、一方の光の位相
を１８０度変化させる。これにより、信号電圧を印加す
る部位に同電圧を印加したとき光ＯＦＦとできるので、
高い消光比が期待できる。
【００３１】ただし、第３の電極１３２に電圧を印加し
たときに生じる損失変化が大きい場合には完全な消光が
得られない。これを回避するには、第３の電極を設置し
た光導波路とは異なる光導波路上に光損失だけを発生さ
せる補償素子１３３を導入すればよい。また、図３、図
４に示した第１および第２の実施例では、式（５）、
（６）、（７）に示した条件を満たすために、デバイス
作製時に導波路長、幅を極めて厳しく管理する必要があ
る。このため、製造歩留りを高くすることは難しい。こ
れに対して、第３の実施例で示す第３の電極を、最適条
件からずれた位相変化分を補償する目的で用いることも
できる。第３の電極で変化させる位相量が小さければ、
その部位での損失変化は十分小さいため無視することが
でき、消光比を劣化させることはない。
たときに生じる損失変化が大きい場合には完全な消光が
得られない。これを回避するには、第３の電極を設置し
た光導波路とは異なる光導波路上に光損失だけを発生さ
せる補償素子１３３を導入すればよい。また、図３、図
４に示した第１および第２の実施例では、式（５）、
（６）、（７）に示した条件を満たすために、デバイス
作製時に導波路長、幅を極めて厳しく管理する必要があ
る。このため、製造歩留りを高くすることは難しい。こ
れに対して、第３の実施例で示す第３の電極を、最適条
件からずれた位相変化分を補償する目的で用いることも
できる。第３の電極で変化させる位相量が小さければ、
その部位での損失変化は十分小さいため無視することが
でき、消光比を劣化させることはない。
【００３２】［第４の実施例］図６に示す本発明の第４
の実施例は、変調器の２つの光導波路間に温度差を与え
て両者の屈折率を変えることによって位相差を発生させ
るものである。本実施例では、マッハツェンダ変調器の
第１の導波路１２６付近に微小なヒータ１３４を設置し
て熱を与え、第２の導波路１２７付近に熱吸収体１３５
を設置して、２つの導波路の導波層の屈折率をわずかに
変化させる。これによって、２つの導波路化を伝搬する
光の位相差を１８０度としている。本実施例の手法も、
第３の実施例同様、光の位相差が１８０度からずれた際
の補償に適用することができる。ただし、温度調節によ
る位相差の制御は複雑であり、安定性の面で第３の実施
例で挙げた電圧による制御に劣る。
の実施例は、変調器の２つの光導波路間に温度差を与え
て両者の屈折率を変えることによって位相差を発生させ
るものである。本実施例では、マッハツェンダ変調器の
第１の導波路１２６付近に微小なヒータ１３４を設置し
て熱を与え、第２の導波路１２７付近に熱吸収体１３５
を設置して、２つの導波路の導波層の屈折率をわずかに
変化させる。これによって、２つの導波路化を伝搬する
光の位相差を１８０度としている。本実施例の手法も、
第３の実施例同様、光の位相差が１８０度からずれた際
の補償に適用することができる。ただし、温度調節によ
る位相差の制御は複雑であり、安定性の面で第３の実施
例で挙げた電圧による制御に劣る。
【００３３】［第５の実施例］図７に示す本発明の第５
の実施例は、屈折率の極めて大きい光学結晶１３６を第
１もしくは第２の導波路に埋めこむことによって２つの
導波路間に１８０度の位相差を与えるものである。光学
結晶１３６の両端には、光導波路との接続損失を低減す
るためのモード変換器１３７が配備されている。また、
光学結晶を埋め込むのではなく、導波路の活性層にドー
パントを注入して導波路の一部の屈折率を高くすること
によっても同様の効果が得られる。
の実施例は、屈折率の極めて大きい光学結晶１３６を第
１もしくは第２の導波路に埋めこむことによって２つの
導波路間に１８０度の位相差を与えるものである。光学
結晶１３６の両端には、光導波路との接続損失を低減す
るためのモード変換器１３７が配備されている。また、
光学結晶を埋め込むのではなく、導波路の活性層にドー
パントを注入して導波路の一部の屈折率を高くすること
によっても同様の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマッハツ
ェンダ型光変調器によれば、変調器導波路に損失変化が
ある場合においても、変調器の駆動方法によることなく
常に光ＯＦＦ時に出力光量を零とすることができるた
め、変調波形の消光比を大きくすることができる。この
結果、消光比の劣化によるシステム性能の悪化を防ぐこ
とができる。
ェンダ型光変調器によれば、変調器導波路に損失変化が
ある場合においても、変調器の駆動方法によることなく
常に光ＯＦＦ時に出力光量を零とすることができるた
め、変調波形の消光比を大きくすることができる。この
結果、消光比の劣化によるシステム性能の悪化を防ぐこ
とができる。
【００３５】また、本発明のマッハツェンダ型光変調器
によれば、損失変化に起因する余分なチャーピングを、
従来の構造の場合に比べて小さく抑えることができ、損
失変化のない変調器で生じるチャーピングとほぼ同じと
することができる。従って、現在広く用いられているＬ
Ｎ変調器の特性を用いた光ファイバ伝送システムにその
まま用いても、システムの性能を劣化させないようにす
ることができる。すなわち、本発明によれば、既存シス
テムとの整合性がよい半導体光変調器を提供することが
できる。
によれば、損失変化に起因する余分なチャーピングを、
従来の構造の場合に比べて小さく抑えることができ、損
失変化のない変調器で生じるチャーピングとほぼ同じと
することができる。従って、現在広く用いられているＬ
Ｎ変調器の特性を用いた光ファイバ伝送システムにその
まま用いても、システムの性能を劣化させないようにす
ることができる。すなわち、本発明によれば、既存シス
テムとの整合性がよい半導体光変調器を提供することが
できる。
【００３６】さらに、本発明のマッハツェンダ型光変調
器によれば、過剰損失量を変調器の駆動方法によらず一
定の値とすることができる。従って、変調器を最適な駆
動状態へ調整するときに、過剰損失による出力光量の変
動を補償する必要がないという利点がある。
器によれば、過剰損失量を変調器の駆動方法によらず一
定の値とすることができる。従って、変調器を最適な駆
動状態へ調整するときに、過剰損失による出力光量の変
動を補償する必要がないという利点がある。
【図１】本発明の実施の形態を説明するための概念図。
【図２】本発明のマッハツェンダ変調器の出力光波形お
よびチャーピングを示す図。
よびチャーピングを示す図。
【図３】本発明の第１の実施例の斜視図。
【図４】本発明の第２の実施例の斜視図。
【図５】本発明の第３の実施例の斜視図。
【図６】本発明の第４の実施例の斜視図。
【図７】本発明の第５の実施例の斜視図。
【図８】従来のマッハツェンダ変調器の概念図。
【図９】従来のマッハツェンダ変調器の出力光電界波形
図。
図。
【図１０】従来のマッハツェンダ変調器の出力光波形お
よびチャーピングを示す図。
よびチャーピングを示す図。
【図１１】半導体マッハツェンダ変調器の２つの電極へ
の印加電圧波形図。
の印加電圧波形図。
【図１２】損失変化のあるマッハツェンダ変調器の出力
光波形およびチャーピングを示す図。
光波形およびチャーピングを示す図。
【図１３】半導体光導波路における印加電圧と損失変化
量との関係を示す図。
量との関係を示す図。
【図１４】損失変化のあるマッハツェンダ変調器におけ
る印加電圧振幅比と過剰損失との関係を示す図。
る印加電圧振幅比と過剰損失との関係を示す図。
【図１５】従来の導波路型マトリックス光スイッチの概
略構成図。
略構成図。
１ Ｙ分岐素子 ２ 第１の光導波路 ３ 第２の光導波路 ４ 第１の電極 ５ 第２の電極 ６ 光合波素子 ７ １８０度移相素子 ８ 入射端 ３１ 第１の光導波路を伝搬してきた第１の光 ３２ 第２の光導波路を伝搬してきた第２の光 ３３ 変調器からの出力光 ４１、４３、８１、９１、１１１、１１３ 出力光波形 ４２、４４、８２、９２、１１２、１１４ 変調光のチ
ャーピング ５１ 第１の電極に印加される電圧波形 ５２ 第２の電極に印加される電圧波形 １２１ ＩｎＰ基板 １２２ 光導波層 １２３ クラッド層 １２４ 入射光導波路 １２５ 光分岐部 １２６ 第１の光導波路 １２７ 第２の光導波路 １２８ 第１の電極 １２９ 第２の電極 １３０ 光合波部 １３１ 出射光導波路 １３２ 第３の電極 １３４ ヒータ １３５ 熱吸収体 １３６ 光学結晶 １３７ モード変換器 １４１ 第１のポート １４２ 第２のポート １４３ 第１の方向性結合器 １４４ 第１の光導波路 １４５ 第２の光導波路 １４６ 電極 １４７ 第１の方向性結合器 １４８ 光導波路の交差部 １４９ 第３の光導波路 １５０ 第４の光導波路 １５１ 第３のポート １５２ 第４のポート
ャーピング ５１ 第１の電極に印加される電圧波形 ５２ 第２の電極に印加される電圧波形 １２１ ＩｎＰ基板 １２２ 光導波層 １２３ クラッド層 １２４ 入射光導波路 １２５ 光分岐部 １２６ 第１の光導波路 １２７ 第２の光導波路 １２８ 第１の電極 １２９ 第２の電極 １３０ 光合波部 １３１ 出射光導波路 １３２ 第３の電極 １３４ ヒータ １３５ 熱吸収体 １３６ 光学結晶 １３７ モード変換器 １４１ 第１のポート １４２ 第２のポート １４３ 第１の方向性結合器 １４４ 第１の光導波路 １４５ 第２の光導波路 １４６ 電極 １４７ 第１の方向性結合器 １４８ 光導波路の交差部 １４９ 第３の光導波路 １５０ 第４の光導波路 １５１ 第３のポート １５２ 第４のポート
Claims (5)
- 【請求項１】 一端が入射端となされた半導体入力光導
波路と、前記半導体入力光導波路からの光を等しく２つ
に分岐する半導体Ｙ分岐素子と、前記半導体Ｙ分岐素子
からの２つの光を伝搬させる第１および第２の半導体光
導波路と、前記第１および第２の半導体光導波路の上部
に設けられた第１および第２の電極と、前記２つの半導
体光導波路からの光を合波して１つの半導体光導波路へ
送り出す半導体光合波素子と、前記半導体光合波素子か
らの光を出射端へと導く半導体出力光導波路と、を備え
る半導体光変調器において、 前記第１および第２の電極に等しい電圧が印加されたと
きに前記半導体光合波素子へ出力される２つの光の位相
差を１８０度とする手段を備えたことを特徴とする半導
体光変調器。 - 【請求項２】 前記２つの光の位相差を１８０度とする
手段が、前記第１および第２の半導体光導波路の長さお
よび／または断面構造を異ならせたことであることを特
徴とする請求項１記載の半導体光変調器。 - 【請求項３】 前記２つの光の位相差を１８０度とする
手段が、前記第１または第２の半導体光導波路に前記第
１および第２の電極とは異なる第３の電極を設けこれに
電圧を印加することであることを特徴とする請求項１記
載の半導体光変調器。 - 【請求項４】 前記２つの光の位相差を１８０度とする
手段が、前記第１および第２の半導体光導波路の少なく
とも一方に温度調節器を設けこれにより前記第１の半導
体光導波路と第２の半導体光導波路を異なる温度とする
ことであることを特徴とする請求項１記載の半導体光変
調器。 - 【請求項５】 前記２つの光の位相差を１８０度とする
手段が、前記第１または第２の半導体光導波路に挿入し
た光学結晶であることを特徴とする請求項１記載の半導
体光変調器。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP7233361A JPH0961766A (ja) | 1995-08-19 | 1995-08-19 | 半導体光変調器 |
| US08/699,337 US5652807A (en) | 1995-08-19 | 1996-08-19 | Semiconductor optical modulator |
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|---|---|---|---|
| JP7233361A JPH0961766A (ja) | 1995-08-19 | 1995-08-19 | 半導体光変調器 |
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| JPH0961766A true JPH0961766A (ja) | 1997-03-07 |
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ID=16953951
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| JP7233361A Pending JPH0961766A (ja) | 1995-08-19 | 1995-08-19 | 半導体光変調器 |
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