JPH11237594A - アイソレータを用いた光変調器及びこれを具備した光伝送装置 - Google Patents

アイソレータを用いた光変調器及びこれを具備した光伝送装置

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JPH11237594A
JPH11237594A JP10347057A JP34705798A JPH11237594A JP H11237594 A JPH11237594 A JP H11237594A JP 10347057 A JP10347057 A JP 10347057A JP 34705798 A JP34705798 A JP 34705798A JP H11237594 A JPH11237594 A JP H11237594A
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Sung-Jun Kim
性 準 金
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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
    • 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 
    • G02F1/09—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 magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/093—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 magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さくて温度特性に優れ、かつ安価な光変調
器を具現して伝送装置に容易に装着しうるアイソレータ
を用いた光変調器を提供する。 【解決手段】 本発明のアイソレータを用いた光変調器
は、印加される磁場の強度に応じて偏光回転角が変わる
ファラデー回転子を具備し、偏光回転角により光信号に
対するアイソレーションを調整し、変調された光信号を
出力するアイソレータ２００と、所定の電気信号により
その大きさが調節される磁場を生成し、生成された磁場
をアイソレータに印加する磁場発生器２０４と、磁場発
生器に電気信号を供給し、電気信号の大きさを調節する
信号発生器２０２とを含み、これにより磁場発生器に印
加される電気信号を調節してアイソレータに形成される
磁場の強度を調節し、光信号のアイソレーションをオン
／オフして連続波光信号を変調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアイソレータを用い
た光変調器及びこれを具備した光伝送装置に係り、特に
アイソレータに磁場変化を与えて光減衰を起こし、連続
波光ビームを変調する光変調器及びこれを具備した光伝
送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光変調器は連続波光ビームを電気的信号
の形と同じ光信号に変調する光素子である。一般に波長
分割多重化システムにおいて種々の波長の光信号が同時
に伝送される際、光信号は電気信号を印加して発生され
る光信号スペクトルのチャーピング(chirping)特性によ
リ中心波長が揺れることになって伝送特性が低下する問
題点がある。このような問題点を解決するために、レー
ザーダイオードは連続波を出力するように駆動され、レ
ーザーダイオードから出力されたビームが変調される。
このような光変調は電気−光変調器またはLiNbO3変調器
のような外部変調器によって行われる。
【０００３】図４は従来の光変調器に対する構成図であ
って、図４による光変調器は、レーザーダイオード１０
０、第１光導波路１０２、第２光導波路１０４、電極板
１０６及び電気信号源１０８より構成されている。
【０００４】その動作は次の通りである。まず、レーザ
ーダイオード１００から入射した連続光信号は二つの光
導波路１０２、１０４にカップリングされる。この際、
電気信号源１０８から電極板１０６に電気信号が加えら
れると第１光導波路１０２の屈折率が変わる。変化した
屈折率により第１光導波路１０２の伝播定数(propagati
on constant)が変わり、変化した伝播定数により第１光
導波路１０２を通過する光信号の位相が変わることにな
る。従って、位相が変化した第１光導波路１０２の光信
号と、位相が変化していない第２光導波路１０４の光信
号は位相差を有することになる。
【０００５】この位相差に応じて光変調器の出力光信号
が変調される。即ち、位相差がなければ増幅され、位相
差が１８０゜になれば相殺されて出力端子でオン／オフ
（変調）される。オフ時消光比は２２dB程度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな変調器は通常６dB程度で挿入損失が大きく、偏光に
よる特性変化が激しく、かつ高い基準電圧と電気的な変
調信号を要求する。また、このような高電圧が印加され
ることによって内部的に発生する熱が高くなり放熱過程
が必要となる。
【０００７】加入者網のための安価の光変調技術として
は光増幅器の自然放出を用いたスペクトルスライスソー
スを連続波光源として利用し、前述した外部変調器を用
いて電気信号を光信号に変調させる方式を使用するが、
この際光変調器が高価なので加入者網を構成する場合に
コストアップが生ずる。
【０００８】本発明が解決しようとする技術的課題はア
イソレータに磁場を発生させてファラデー回転子の偏光
を変えることにより出力光信号を変調させるアイソレー
タを用いた光変調器及びこれを具備した光伝送装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を達成す
るために本発明は、光源から生成された搬送波を所定の
電気信号によって変調する光変調器において、印加され
る磁場の強度に応じて偏光回転角が変わるファラデー回
転子を具備し、前記偏光回転角により光信号に対するア
イソレーションを調整し、変調された光信号を出力する
アイソレータと、所定の電気信号によりその大きさが調
節される磁場を生成し、前記生成された磁場を前記アイ
ソレータに印加する磁場発生器と、前記磁場発生器に前
記電気信号を供給し、前記電気信号の大きさを調節する
信号発生器とを含むことを特徴とする。
【００１０】前記技術的課題を達成するために本発明
は、搬送波を生成する光源と、印加される磁場の強度に
応じて偏光回転角が変わるファラデー回転子を具備し、
前記偏光回転角により前記光源から生成された搬送波光
信号に対するアイソレーションを調整し、変調された光
信号を出力するアイソレータと、所定の電気信号により
その大きさが調節される磁場を生成し、前記生成された
磁場を前記アイソレータに印加する磁場発生器と、前記
磁場発生器に前記電気信号を供給し、前記電気信号の大
きさを調節する信号発生器と、前記アイソレータで変調
された光信号を増幅して伝送チャンネルに伝送する光増
幅器とを含むことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面に基づき本
発明の実施形態をさらに詳しく説明する。
【００１２】図１は本発明によるアイソレータを用いた
光変調器に対するブロック図である。図１による光変調
器は、アイソレータ２００、磁場発生器２０４及び信号
発生器２０２を含む。磁場発生器２０４は電気信号によ
り磁場を発生させることのできる電磁石が望ましい。
【００１３】前述した構成に基づいて本発明の動作を説
明する。まず、入力連続波光信号が光ファイバー入力端
(図示せず)から入力されるとアイソレータ２００によっ
て光信号が遮断される。信号発生器２０２から発生され
た電気信号は磁場発生器２０４の電磁場をオン／オフさ
せてアイソレータ２００のアイソレーションをオン／オ
フさせる。アイソレーションのオン／オフは入力光信号
の側面で減衰のオン／オフと見なせる。即ち、信号発生
器２０２から発生した電気信号が磁場発生器２０４に加
えられると、アイソレータ２００に入射する入力連続波
光信号は、例えば磁場発生器２０４が電磁石である場
合、電気信号が１(ハイ)の時磁場が形成されてアイソレ
ータ２００を通過して出力端に出力される。電気信号が
０(ロー)の場合アイソレータ２００には磁場が形成され
ないので、入力連続波光信号はアイソレータ２００を通
過できなくなって出力端に光信号が出力されない。従っ
て、電気信号のオン／オフによりアイソレータ２００で
連続波光信号がオン／オフされて光変調がなされる。こ
のように動作する光変調器で消光比の範囲は０.５dB〜
５０dBまで変化させることができる。
【００１４】図２は図１のアイソレータに関する詳細図
である。アイソレータは入力投射端子から出力端子への
正方向の光に対しては低損失で伝送し、その逆方向に対
しては高損失を誘発させることによって光の逆流及び光
の再結合を防止してシステムの動作を安定に保たせる光
部品である。例えば、レーザーダイオードから出射した
光が光伝送方向へ進行しながら光ファイバーが接続され
るコネクタから反射されたり、各種素子との接続時に逆
流して反射性ノイズを生じるときにアイソレータはこれ
を抑制する。このようなアイソレータは特に反射光が問
題となる１Gbpsの速度以上の光通信と高感度センサーに
は必須的な光部品である。
【００１５】図２によるアイソレータは第１コリメータ
３００、第１複屈折素子３０２、ファラデー回転子３０
４、第２複屈折素子３０６及び第２コリメータ３０８を
含む。第１及び第２複屈折素子の材質としては金紅石(r
utile)または方解石(calcite)などが適切であり、第１
複屈折素子３０２は偏光子として動作し、第２複屈折素
子３０６は検光子として動作する。その原理は一方の偏
光のみを通過させ、その偏光と垂直な偏光は通過させな
いというもので、偏光子と検光子の主要パラメータは透
過する偏向光とこれに垂直な偏向光の消光比(Extinctio
n Ratio)である。
【００１６】ファラデー回転子３０４は入射する光の偏
光面を４５°回転させる。４５゜回転された光が後端で
逆方向に反射されると、その反射された光は再び４５゜
回転されて全体で９０゜回転することになる。従って、
９０゜回転された反射波は偏光子によって遮断される。
このファラデー回転子は磁場が光波の進行方向に沿って
磁気光学材料に印加される場合ファラデー効果によって
ファラデー回転を発生する。ファラデー効果は光が磁気
光学材料を通過しながら、その偏光面が回転されること
を意味する。
【００１７】アイソレータの性能は順方向挿入損失及び
逆方向のアイソレーションで決定され、通常素子接続に
おける反射、偏光器及び回転子の欠陥のため、略１dBの
挿入損失及び略３０dB程度のアイソレーションを有す
る。
【００１８】図２に示したアイソレータの動作は次の通
りである。第１コリメータ３００は第１光ファイバー或
いはレーザーダイオード（図示せず）から出射された光
を集光して平行にする。入射した平行光は第１複屈折素
子３０２で偏光状態が相互垂直な方向に分けられた後、
２つのビームが異なる経路でファラデー回転子３０４に
入射される。ファラデー回転子３０４に入射した光は偏
光が相互垂直な状態を保ちながら既存の偏光方向で４５
゜回転される。偏光方向の変わった光は再び第２複屈折
素子３０６を経ながら一つに結合された後、第２コリメ
ータ３０８で平行になって第２光ファイバー（図示せ
ず）へ出射される。ここで、ファラデー回転子３０４は
偏光が４５゜変わるようにアイソレータに一定の磁場を
保っている。しかし、アイソレータの周辺に磁場を発生
させると、ファラデー回転子を構成する磁石の磁場に影
響を与え、ファラデー回転子は磁場の強度に応じて次の
ように偏光の回転角が変わる。
【００１９】θ=Vbl （１） ここで、θは回転角、Vは定数、bは磁場の強度であり、
lは相互作用の長さである。
【００２０】外部磁場により式（１）のように偏光が変
われば、第２複屈折素子３０６で相互垂直に偏光された
光ビームの経路が変わり、結果的に第２コリメータ３０
８を通過して第２光ファイバーに入射する光量が変わ
る。即ち、外部から印加された電気信号(電流）の強度
に応じて磁場の強度が変わり、変化した磁場の強度に応
じてアイソレータの損失特性も変わることになる。
【００２１】図３は前述の発明によるアイソレータを用
いた光変調器を具備した光伝送装置を示すブロック図で
ある。図３による光伝送装置は光源４００、アイソレー
タを用いた光変調器４０２及び増幅器４０４を含む。
【００２２】その動作は次の通りである。まず、レーザ
ーダイオード或いは発光ダイオードのような光源４００
を介して情報伝送のための搬送波が生成されると、前述
したアイソレータを用いた光変調器４０２を介して光源
４００から出射される搬送波を適切な時間にオン／オフ
させる。増幅器４０４を介しては変調された光信号を増
幅して伝送チャンネルを介して次の端へ伝送する。
【００２３】波長分割多重化された光信号の伝送の場
合、様々な光源から入射される搬送波光を変調させ多重
化して伝送する。光加入者網では光伝送システムから情
報を含む光と搬送波光波長が加入者端へ伝送される。加
入者端で情報を含む光は検出器に印加され電気信号に変
換され、搬送波光はアイソレータを用いた光変調器を介
して加入者の情報を載せて再び光伝送システムに伝送さ
れる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、光アイソレータに磁場
発生装置を装着し、装着された磁場発生装置に印加され
る電気信号を調節してアイソレータに形成される磁場の
強度を調節し、これにより光信号のアイソレーションを
オン／オフして連続波光信号を変調することにより、小
さく、温度特性に優れ、かつ安価の光変調器を具現して
伝送装置に容易に装着しうる。またレーザーダイオード
に固定して電気信号の強度を変化させるだけで光変調が
できるので、ホコリ、温度及び湿度などの外部環境に敏
感でなく、偏光に対する位相差がほとんどない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアイソレータを用いた光変調器の
ブロック図である。
【図２】図１に示すアイソレータの詳細図である。
【図３】本発明によるアイソレータを用いた光変調器を
具備した伝送装置を示すブロック図である。
【図４】従来の光変調器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００ レーザーダイオード １０２ 第１光導波路 １０４ 第２光導波路 １０６ 電極板 １０８ 電気信号源 ２００ アイソレータ ２０２ 信号発生器 ２０４ 磁場発生器 ３００ 第１コリメータ ３０２ 第１複屈折素子 ３０４ ファラデー回転子 ３０６ 第２複屈折素子 ３０８ 第２コリメータ ４００ 光源 ４０２ アイソレータを用いた光変調器 ４０４ 増幅器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源から生成された搬送波を所定の電気
    信号によって変調する光変調器において、 印加される磁場の強度に応じて偏光回転角が変わるファ
    ラデー回転子を具備し、前記偏光回転角により光信号に
    対するアイソレーションを調整し、変調された光信号を
    出力するアイソレータと、 所定の電気信号によりその大きさが調節される磁場を生
    成し、前記生成された磁場を前記アイソレータに印加す
    る磁場発生器と、 前記磁場発生器に前記電気信号を供給し、前記電気信号
    の大きさを調節する信号発生器とを含むことを特徴とす
    るアイソレータを用いた光変調器。
  2. 【請求項２】 前記磁場発生器は電磁石であることを特
    徴とする請求項１に記載のアイソレータを用いた光変調
    器。
  3. 【請求項３】 前記アイソレータは前記電気信号のハイ
    ／ローレベルによって前記入力光信号をアイソレーショ
    ンすることを特徴とする請求項２に記載のアイソレータ
    を用いた光変調器。
  4. 【請求項４】 搬送波を生成する光源と、 印加される磁場の強度に応じて偏光回転角が変わるファ
    ラデー回転子を具備し、前記偏光回転角により前記光源
    から生成された搬送波光信号に対するアイソレーション
    を調整し、変調された光信号を出力するアイソレータ
    と、 所定の電気信号によりその大きさが調節される磁場を生
    成し、前記生成された磁場を前記アイソレータに印加す
    る磁場発生器と、 前記磁場発生器に前記電気信号を供給し、前記電気信号
    の大きさを調節する信号発生器と、 前記アイソレータで変調された光信号を増幅して伝送チ
    ャンネルに伝送する光増幅器とを含むことを特徴とする
    光伝送装置。
JP10347057A 1997-12-08 1998-12-07 アイソレータを用いた光変調器及びこれを具備した光伝送装置 Pending JPH11237594A (ja)

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BR (1) BR9805235A (ja)
CA (1) CA2255450C (ja)
DE (1) DE19856586A1 (ja)
FR (1) FR2772150A1 (ja)
GB (1) GB2332066A (ja)

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