JPS60177318A - 変調光源 - Google Patents
変調光源Info
- Publication number
- JPS60177318A JPS60177318A JP3464784A JP3464784A JPS60177318A JP S60177318 A JPS60177318 A JP S60177318A JP 3464784 A JP3464784 A JP 3464784A JP 3464784 A JP3464784 A JP 3464784A JP S60177318 A JPS60177318 A JP S60177318A
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- JP
- Japan
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- light
- light guide
- optical
- optical waveguide
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光伝送システム用の変調光源に関する。
特に高速光伝送システム用の変調光源に関する。
従来例の構成とその問題点
宣１緋釦ル磐Ｐ小菫閂片１−１７％枳刹１吐ム 嘉仁送
システムへの関心が急激に高まっており、大量情報伝送
化のため光の高速変調に期待がもたれている。しかし、
半導体レーザの直接変調では緩和振動、キャリア蓄積効
果などにょシ発振スペクトル幅が増加し、変調速度は１
０９ビツト／秒（Ｇ ｂｉｔｓ／５ｅｃ）程度が上限で
あり、これ以上の変・調は困難であった。
システムへの関心が急激に高まっており、大量情報伝送
化のため光の高速変調に期待がもたれている。しかし、
半導体レーザの直接変調では緩和振動、キャリア蓄積効
果などにょシ発振スペクトル幅が増加し、変調速度は１
０９ビツト／秒（Ｇ ｂｉｔｓ／５ｅｃ）程度が上限で
あり、これ以上の変・調は困難であった。
これを解決し、数１０ビット／秒程度以上の超高速変調
用として、第１図に示す電気光学効果を用いた外部変調
を用いた変調光源が提案された。
用として、第１図に示す電気光学効果を用いた外部変調
を用いた変調光源が提案された。
すなわち、半導体レーザ１１と電気光学効果からなる光
導波路を用いた光変調素子１２とを第１の光ファイバ１
３で結合させ、光変調素子１２の他端に第２の光ファイ
バ１４を結合させて構成していた。上記構成において、
光変調素子１２に電圧を印加することによシ光変調を行
うことができ、１０９ビツト／秒以上の光伝送が報告さ
れている。
導波路を用いた光変調素子１２とを第１の光ファイバ１
３で結合させ、光変調素子１２の他端に第２の光ファイ
バ１４を結合させて構成していた。上記構成において、
光変調素子１２に電圧を印加することによシ光変調を行
うことができ、１０９ビツト／秒以上の光伝送が報告さ
れている。
しかし、上記構成では、第１の光ファイバ１３を伝送す
る光の波面が光フアイバ１３中で温度変化により回転Ｉ
Ｊ−書聰去早の慇枇シ；木＃中イふｈ寸／こ他の光伝送
用デバイスに比ベコンパクトでないという問題を有して
いた。寸だ、光変調素子１２には動作電圧の低くできる
方向性結合器形が有力であるが、素子寸法は２０〜３０
ｉｎ以上必要でりりかつ、波長依存性および温度依存
性が大きくて、半導体レーザの温度変化による発振モー
ドの変化を考えると実用上問題があった。
る光の波面が光フアイバ１３中で温度変化により回転Ｉ
Ｊ−書聰去早の慇枇シ；木＃中イふｈ寸／こ他の光伝送
用デバイスに比ベコンパクトでないという問題を有して
いた。寸だ、光変調素子１２には動作電圧の低くできる
方向性結合器形が有力であるが、素子寸法は２０〜３０
ｉｎ以上必要でりりかつ、波長依存性および温度依存
性が大きくて、半導体レーザの温度変化による発振モー
ドの変化を考えると実用上問題があった。
発明者らは、上記構成に改良を加え、安定でしかも小型
化全実現したものでのる。
化全実現したものでのる。
発明の目的
本発明の目的は、高速伝送用の変調光源全提供すること
でめる０特に温度変化に強くしかも小型の変調光源の構
造を提供するものである。
でめる０特に温度変化に強くしかも小型の変調光源の構
造を提供するものである。
発明の構成
本発明は、電気光学材料からなりＹ分岐を有する光導波
路に電圧印加により光伝送方向を制御する電極を設けた
光変調素子において、上記光導波路の分岐した第１ある
いは第２の光導波路に光ファイバを結合し、かつ上記光
導波路の他端の第３の光導波路に半導体レーザを結合さ
せた構造を有している。特に、少なくとも電気光学材料
を鉛（ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）、およびジルコニウム（
Ｚｒ）を含ｔｒペロブスカイト型の複合酸化物で構成す
るとよい。
路に電圧印加により光伝送方向を制御する電極を設けた
光変調素子において、上記光導波路の分岐した第１ある
いは第２の光導波路に光ファイバを結合し、かつ上記光
導波路の他端の第３の光導波路に半導体レーザを結合さ
せた構造を有している。特に、少なくとも電気光学材料
を鉛（ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）、およびジルコニウム（
Ｚｒ）を含ｔｒペロブスカイト型の複合酸化物で構成す
るとよい。
実施例の説明
本発明の構成を第２図に示す実施例に基づき以下に説明
する。図において、第１図の装置と対応する構成要素に
は同じ符号を付している。すなわち、電気光学材料から
なるＹ分岐を有する光導波路２１に電圧印加により光伝
送方向を制御する一対の電極２２ａ 、２２ｂを設けた
光変調素子２０において、光導波路２１の分岐した第１
あるいは第２の光導波路２１ａ、２１ｂに光ファイノ＜
１４を結合し、かつ上記光導波路２１の他端の第３の光
導波路２１ｃに半導体レーザ１１を結合する構成として
いる０ 上記の構造にすると光導波路２１ｃと半導体レーザ１１
とを直接結合しているので、光の波面の回転がなく所望
の波面を得ることができしかも安定化が可能となった０
加えて、上記構成の光変調素子は１対の電極２２（２２
ａ、２２ｂ間）に所定の電圧を印加すると電極ギャップ
２３下の光導波路の屈折率が電気光学効果により低下し
全反射条件を満足させる。すなわち、光導波路２１Ｃの
導波光１１ は電極ギャップ２３下で全反射し、光導波
路２１ｂへ導波し１３ となる。電圧を印カロしない場
合は直進し、光導波路２１ｂ中の導波光ｅ２となる。こ
の場合、光ファイノ（１４を光導波路２１ｂと結合させ
ておくと変調光源として使用できた。
する。図において、第１図の装置と対応する構成要素に
は同じ符号を付している。すなわち、電気光学材料から
なるＹ分岐を有する光導波路２１に電圧印加により光伝
送方向を制御する一対の電極２２ａ 、２２ｂを設けた
光変調素子２０において、光導波路２１の分岐した第１
あるいは第２の光導波路２１ａ、２１ｂに光ファイノ＜
１４を結合し、かつ上記光導波路２１の他端の第３の光
導波路２１ｃに半導体レーザ１１を結合する構成として
いる０ 上記の構造にすると光導波路２１ｃと半導体レーザ１１
とを直接結合しているので、光の波面の回転がなく所望
の波面を得ることができしかも安定化が可能となった０
加えて、上記構成の光変調素子は１対の電極２２（２２
ａ、２２ｂ間）に所定の電圧を印加すると電極ギャップ
２３下の光導波路の屈折率が電気光学効果により低下し
全反射条件を満足させる。すなわち、光導波路２１Ｃの
導波光１１ は電極ギャップ２３下で全反射し、光導波
路２１ｂへ導波し１３ となる。電圧を印カロしない場
合は直進し、光導波路２１ｂ中の導波光ｅ２となる。こ
の場合、光ファイノ（１４を光導波路２１ｂと結合させ
ておくと変調光源として使用できた。
従来用いられた方向性結合型光変調素子では温度変化に
より半波長電圧が変化するのでスイッチング動作が不安
定であり、光変調素子を温度コントロールするか、電気
的な補正回路が必要でめった。しかし、本発明の構造に
おける光変調光源は光ファイバを用いず、しかも全反射
現象を用いて光変調を行なっているため所定の値以上の
電ＩＥを印加しておけば安定して変調動作を実現できた
。
より半波長電圧が変化するのでスイッチング動作が不安
定であり、光変調素子を温度コントロールするか、電気
的な補正回路が必要でめった。しかし、本発明の構造に
おける光変調光源は光ファイバを用いず、しかも全反射
現象を用いて光変調を行なっているため所定の値以上の
電ＩＥを印加しておけば安定して変調動作を実現できた
。
さらに半導体レーザの温度変化により発振モードの変化
に影響されなかった。また、半導体レーザと光変調素子
とも一体化しているので、小型化を実現した。
に影響されなかった。また、半導体レーザと光変調素子
とも一体化しているので、小型化を実現した。
発明者らはかかる発明の構成材料を検討した結果、特に
良好な構成材料のあることを見い出し、この発明に基い
て新規の光スィッチを発明したＯすなわち、電気光学材
料を、少なくとも鉛（ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）、および
ジルコニウム（Ｚｒ ）を含むペロブスカイト型複合酸
化物材料を用いた変調光源が特に優れていた。具体的に
述べると、サファイヤＣ面（０００１）基板上にターゲ
ット組ａｘ／ｙ、／ｆｉ、で表記される〕をスパッタ法
で蒸着すると（１１１）面エピタキシャル成長したＰＬ
ＺＴ薄膜が得られた。
良好な構成材料のあることを見い出し、この発明に基い
て新規の光スィッチを発明したＯすなわち、電気光学材
料を、少なくとも鉛（ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）、および
ジルコニウム（Ｚｒ ）を含むペロブスカイト型複合酸
化物材料を用いた変調光源が特に優れていた。具体的に
述べると、サファイヤＣ面（０００１）基板上にターゲ
ット組ａｘ／ｙ、／ｆｉ、で表記される〕をスパッタ法
で蒸着すると（１１１）面エピタキシャル成長したＰＬ
ＺＴ薄膜が得られた。
この薄膜に第２図の構造となるように光導波路および電
極を構成したのち、半導体レーザと光ファイバを結合さ
せた。この場合、光変調素子にインピーダンスマツチン
グを施し、２ＧＨｚ、５Ｖ駆動での動作を確認した。加
えて、半導体レーザのような多モード励振の発生も認め
られず、温度変化に対しても安定した動作を確認した。
極を構成したのち、半導体レーザと光ファイバを結合さ
せた。この場合、光変調素子にインピーダンスマツチン
グを施し、２ＧＨｚ、５Ｖ駆動での動作を確認した。加
えて、半導体レーザのような多モード励振の発生も認め
られず、温度変化に対しても安定した動作を確認した。
Ｌ ＸＮｂＯ５光導波路で構成すると変調には５０Ｖ以
上が必要であり、進行波管（ｒＷＴ）の使用が必要であ
った。しかし、構成材料にＰＬＺＴ系薄膜を用いると６
ｖで変調動作が可能のため、通常の半導体素子を利用で
きるので、変調光源の小型化のみならずシステム全体の
小型化も可能であった。また、光ファイバを半導体レー
ザと光変調素子とに結合させていないので、半導体レー
ザと光変調素子と−の光強度分布を一致させるのみでよ
く、設計の自由度も結合効率も従来よりも上がるという
長所も有していたＱ 本発明の結合は端面結合で構成した例を図示したが、第
３図に示したようにプリズム結合を用いても同等の効果
が得られた。図において、第１図および第２図に示した
装置の構成要素と対応するものンこは同じ勾号を付して
いる。第３図は要部断面を示しており、光導波路２１ｂ
上にプリズム３１を設け、光導波路２’１ ｂと光ファ
イバ１４が実像関係となるように屈折率分布型レンズ３
２をプリズム３１と光ファイバ１４との間に挿入すると
とにより実現できた。この場合は、光導波路２１ｂの膜
厚によらず幅のみにより結合効率が決まるので、上記Ｐ
ＬＺＴｍｌ！導波路で構成した場合、ＧａＰプリズムを
用い光のプリズム中の光路長ｋ ２ ｍｍとすると、幅
１０μｍの光導波路とコア径１０μｍの光ファイバとで
結合効率５０係以上が得られ実用にさしつかえないこと
を確認した。
上が必要であり、進行波管（ｒＷＴ）の使用が必要であ
った。しかし、構成材料にＰＬＺＴ系薄膜を用いると６
ｖで変調動作が可能のため、通常の半導体素子を利用で
きるので、変調光源の小型化のみならずシステム全体の
小型化も可能であった。また、光ファイバを半導体レー
ザと光変調素子とに結合させていないので、半導体レー
ザと光変調素子と−の光強度分布を一致させるのみでよ
く、設計の自由度も結合効率も従来よりも上がるという
長所も有していたＱ 本発明の結合は端面結合で構成した例を図示したが、第
３図に示したようにプリズム結合を用いても同等の効果
が得られた。図において、第１図および第２図に示した
装置の構成要素と対応するものンこは同じ勾号を付して
いる。第３図は要部断面を示しており、光導波路２１ｂ
上にプリズム３１を設け、光導波路２’１ ｂと光ファ
イバ１４が実像関係となるように屈折率分布型レンズ３
２をプリズム３１と光ファイバ１４との間に挿入すると
とにより実現できた。この場合は、光導波路２１ｂの膜
厚によらず幅のみにより結合効率が決まるので、上記Ｐ
ＬＺＴｍｌ！導波路で構成した場合、ＧａＰプリズムを
用い光のプリズム中の光路長ｋ ２ ｍｍとすると、幅
１０μｍの光導波路とコア径１０μｍの光ファイバとで
結合効率５０係以上が得られ実用にさしつかえないこと
を確認した。
以上の全ての説明は光ファイバ１４を光導波路２１ｂと
結合させた例を説明した０しかし、光導波路２１ａと２
１ｂの差は透過光と反射光との差のみであり、いずれの
光導波路と光ファイバを結合させてもよい。
結合させた例を説明した０しかし、光導波路２１ａと２
１ｂの差は透過光と反射光との差のみであり、いずれの
光導波路と光ファイバを結合させてもよい。
寸だ、前記実施例はＹ分岐で説明した。しかし、第４図
に示す構造でも同様な効果の得られることを確認した。
に示す構造でも同様な効果の得られることを確認した。
（図において、第１図、第２図に示した装置の構成要素
と対称するものについては同じ符号を付している）。す
なわち、光導波路２１ｂをＹ分岐の交差側へ延長し、光
導波路４１を設け、Ｘ字型のＸ分岐としても同様の効果
が得られた。
と対称するものについては同じ符号を付している）。す
なわち、光導波路２１ｂをＹ分岐の交差側へ延長し、光
導波路４１を設け、Ｘ字型のＸ分岐としても同様の効果
が得られた。
この場合、レーザ１１と光導波路２１ｃと結合させて光
を導波させ、交差部の電極ギャップ２３に所定の電圧を
印加することにより、光を制御させる。光導波路２１ｂ
と光ファイバ１４を結合させてめるので、制御された光
は光ファイバ１４を伝搬した。また、半導体レーザ１１
は光導波路２１ｃあるいは４１のいずれに結合させても
同様の効果が得られた。
を導波させ、交差部の電極ギャップ２３に所定の電圧を
印加することにより、光を制御させる。光導波路２１ｂ
と光ファイバ１４を結合させてめるので、制御された光
は光ファイバ１４を伝搬した。また、半導体レーザ１１
は光導波路２１ｃあるいは４１のいずれに結合させても
同様の効果が得られた。
以上の実施例は出力側のファイバは１本で説明したが、
１本の必要はなく光導波路２１ａ、２１ｂと２本結合さ
せても同様の効果を確認している。
１本の必要はなく光導波路２１ａ、２１ｂと２本結合さ
せても同様の効果を確認している。
発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明にかかる変調光源
は、小型でしかも温度特性の優れたものであり、光伝送
システム用光源としてその利用価値は大きいものである
。
は、小型でしかも温度特性の優れたものであり、光伝送
システム用光源としてその利用価値は大きいものである
。
↓
第１図は従来の変調光源構成図、第２図は本発明の一実
施例の変調光源の要部平面図、第３図は本発明にかかる
他の実施例の変調光源の要部断面図、第４図は本発明の
さらに他の実施例の変調光源の要部平面図である。 １１・・・・・・半導体レーザ、１４・・川・光ファイ
バ、２ｏ・・・・・・光変調素子、２１・川・・光導波
路、２２・・・・・・電極、２３・・・・・・電極ギャ
ップ、３１・・・・・プリズム、３２・・・・・・屈折
率分布型レンズ。
施例の変調光源の要部平面図、第３図は本発明にかかる
他の実施例の変調光源の要部断面図、第４図は本発明の
さらに他の実施例の変調光源の要部平面図である。 １１・・・・・・半導体レーザ、１４・・川・光ファイ
バ、２ｏ・・・・・・光変調素子、２１・川・・光導波
路、２２・・・・・・電極、２３・・・・・・電極ギャ
ップ、３１・・・・・プリズム、３２・・・・・・屈折
率分布型レンズ。
Claims (1)
- （１） 電気光学材料からなりＹ分岐を有する光導波路
に電圧印加により光伝送方向を制御する電極を設け、上
記光導波路の分岐した第１あるいは第２の光導波路に光
ファイバを結合し、上記光導波路の他端の第３の光導波
路に半導体レーザを結合させたことを特徴とする変調光
源。 （功 電気光学材料が、少なくとも鉛（ｐｂ） 、チタ
ン（Ｔｉ ）、およびジルコニウム（Ｚｒ）ヲ含ムペロ
ブスカイト型の複合酸化物であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の変調光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3464784A JPS60177318A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 変調光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3464784A JPS60177318A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 変調光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60177318A true JPS60177318A (ja) | 1985-09-11 |
Family
ID=12420228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3464784A Pending JPS60177318A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 変調光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60177318A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01259329A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-17 | Hitachi Ltd | 光スイツチ |
| KR101371832B1 (ko) * | 2012-09-25 | 2014-03-12 | 한국과학기술원 | 반도체를 이용한 광소자 |
| WO2014062009A1 (ko) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | 한국과학기술원 | 빛의 반사 제어로 동작하는 광 로직 회로 및 그 광 로직 회로를 이용한 연산 장치 |
-
1984
- 1984-02-24 JP JP3464784A patent/JPS60177318A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01259329A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-17 | Hitachi Ltd | 光スイツチ |
| KR101371832B1 (ko) * | 2012-09-25 | 2014-03-12 | 한국과학기술원 | 반도체를 이용한 광소자 |
| WO2014051208A1 (ko) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | 한국과학기술원 | 반도체를 이용한 광소자 |
| CN104662456A (zh) * | 2012-09-25 | 2015-05-27 | 韩国科学技术院 | 使用半导体的光器件 |
| WO2014062009A1 (ko) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | 한국과학기술원 | 빛의 반사 제어로 동작하는 광 로직 회로 및 그 광 로직 회로를 이용한 연산 장치 |
| KR101414400B1 (ko) * | 2012-10-17 | 2014-07-02 | 한국과학기술원 | 빛의 반사 제어로 동작하는 광 로직 회로 및 그 광 로직 회로를 이용한 연산 장치 |
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