JPS60502272A - 変調器における、あるいは、それに関する改良 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 変調器におりる、あるいは、それに閉覆る改良本発明は、変調器に関し、特に光 ノアイバを通過する光信号を、光ファイバに接近して位置づる電極に電圧を印加 することにより変調する、電子・光学変調器どして知られている種類の変調器に 関Ｊる。

本発明の目的は、光信号の変調が従来技術と比較しても深くなされる電子・光学 変調器を提供することである。

本発明によれば、光共振器と、使用の際に、入力光学信号を同時に増強し、変調 −リ−るように、印加された変調信号に応答して、前記光共振器の光伝送路を横 切る電界又は磁界を与えるように配置された、電気的に応答する変調手段と、か らなる電子・光学変調器が提供される。

ここで注目されるのは、入力信局の変調が磁気・光学効果又は電子・光学効果に よっていることである。

例えば、前記変調手段は、人力される電気的な電圧信号に応答して光信号を変調 するように前記伝送路に隣接し、かつ交差づる複数の電極を備えている。

前記光共振器は一対の半透明ミラーと、共振空洞を囲む基板とを備え１ｃフアブ リ・べ［］−共振器でよく、かつ前記電極を前記共振空胴の両側に配置したもの である。

前記基板において独立した第２の共振空胴を有する付加的な半透明ミラーを備え てもよく、まＩζこの第２の共振空胴は付加的な−・対の変調電極を備えてもよ い。

共振空胴の高次共振の変調を得るように、−・対のミラーの中間に複数対の変調 電極を備えてもよい。偏光を異にする複数の信号を合成して単一・の側帯波変調 出力を得るように電子・光学結合を有する変調器を備えでもよい。

一実施例においては、前記変調器はループ共振器を備えると共に、その変調手段 は光路、実際には電流ループとして動作する電気的な導体ループを囲む電気的な 導体ループである。

さて、本発明による電子・光学変調器を単なるに例どじてイ」図を参照しながら 説明する。

第１図は電子・光リング変調器の概要を示す構成図、第２図はファブリ・ペロー 共振器の概要を示づ構成図、 第３図は本発明による電子・光学変調器の伝送応答／光波長の特性を示す図、 第４図から第８図はそれぞれ本発明による種々の電子・光学変調器の概要を示づ 一構成図、第９図は第７図の変調器の周波数応答特性を示す図、第１０ａ図及び 第１０ｂ図は本発明による他の電子光学変調器の概要を示す構成図、 第１１ａ図汲び第１１ｂ図は第１０図の変調器の動作を示す周波数応答特性図、 第１２図は第４図から第７図の電子・光学変調器の一つにおりる（ｊへ成を示す 破断図である。

第１図をまず参照するに、公知形式のリング変」１器において、光搬送波信号が 光ファイバ１０を介しで伝ｊスされる。これも公知形式のリング変調器は、一対 のプレー１−１２．１４を有し、これに増幅した信号を変調づるために電圧差Ｖ −１■十を印加している。リング共振器１６と光））ノイバ１０との間を″粗″ 結合することにより、送信信号の変調をする。

ここで、第２図のファブリ・ペロー共振器を参照するに、光路２０を進行する光 信号はミラー２２どミラー２４との間で共振Ｊるようにされているので、増幅さ れる。ここで注目されるのは、ファブリ・ペロー共振器により囲Ｊ、れだ光路２ ０が例えば導波路又は光ファイバでよいことである。

第１図の装置に一対の電極４導入することにより、光路２０の共振光信号も電子 ・光学効果により変調器される。このような装置を以下第５図を参照して説明す る。

本発明は以上の基本的な変調器の機能を強化した、より′＃雑な装置も開示して いる。例えば、基本的４ｆ変調器に第２の受動共振器を付加Ｊることにより、周 波数シフｌ−装首ど呼ばれることもある甲−側帯波変調器４ 装置が得られる。

変調結合をもつ２個の変調器を用いることにより、変調機能を強化１”ることに なり、また独立して変調された２個の共振器により単方向伝送及び絶縁機能が得 られる。

さらに、本発明は以下で説明するように変調器において高い共振周波数の使用も 可能にする。

第１２図を参照するに、変調器は導波路３１と、一対のミラー３２．３３とを有 するファブリ・ペロー共振器を備えた基板３０からなる。基本的なファブリ・ペ ロー共振器には、変調電圧信号を印加する一対の電極３４．３５が追加される。

従って、この入力に導かれた光信号は、変調された光信号出力として装置から送 出される。ここで注目されることは、一対の電極３４．３５がファブリ・ペロー 共振器の空胴の両側にそれぞれ配置されていることである。基板３０の内部の電 極３４．３５の位置は１、共振器の空胴を通る電界を形成するものであることが 分かる。従って、電極は導波路３１に最も近い端部又は図に示すものよりも実際 はもつと遠くに配置されてもよい。

第１２図の装置の特性を考えると、種々のパラメータを定義することが必要であ り、この場合、符号１　ｎｌは基板３０の屈折率、“Ｒ′はミラー反射率、１′ はミラー３２とミラー３３との間の導波路３１の長さを定めるものである。

符表昭ＧＯ−５０２２７２（３） ここで、ｉ　ｃ＋を光の速度、′ｗ′を印加した入力信号の光周波数であると仮 定し、第１解析で電極３４．３５の長さによる影響を無視すると、正規化された 光周波数σは次のように定義される。

損失を無視すると、装置の変調なしの伝送は、る。

ミラーなし構造と比較したときの小信号低周波数の位相変調の利得は、 増幅変調器において、ミラーが取り外されたときは、変調は行なわれない。従っ て、増幅変調器はＭ２Ｓ図に示す構造を参照して考えると、その機能は明らかで ある。

この場合、利得は、 ８ ただし、Ｗｌは光周波数、 Ｗ２は変調周波数である。

各項は次のように説明される。

装置の伝送 （２）〜（６）変調器 （２）　装置の周波数変調Ｗ２ （３）利得項一（１−Ｒ）” （４）　適用された変調の深さΔ （５）　変調の特性（叩ち位相／振幅）を決定する時間から独立した項 （６）　（ｗ　−ｗｌ）における変調による側帯波でのＣＷ装置の伝送 次に（２）〜（６）は−（Ｗ　＋Ｗ１）にて２倍される。

最終項の存在により、側帯波がＷ＠σ−〇から伝送曲線（第１５図）を下方に移 行動させるに従い、変調利得が低下するととは明らかである。しかし、この変調 利得は、前述のように、（Ｗ−Ｗｌ）における側帯波が他のファブリ・ペロー共 振に接近するに従い回復するものとなる。

以上の解析は第１２図の構造にのみに適用しているが、同じような動作は、他の 種類、特に基板上に集積されたミラーを有する共振器、リング共振器、又は長さ Ｌの導波路に沿って連続的な勾配を適用することに符表昭ＧＯ−５０２２７２（ ４） より形成されたリング共振器を用いた装置においても見られる。

注目されることは、装置、例えば第１２図に示すように、基板３０が複屈折であ り、かつｎ′が入力偏光に従属している装置においては、印加された変調が２つ の偏光を（少なくとも粗で）結合させることである。実際には、やや異なる共振 を有する２つの空胴が装置に備えられているので、導出した周波数Ω（第１６図 参照のこと）を印加すると、その共振Ｗ１にて第１の偏光にあるいくらかの光入 力が、（Ｗｌ」−Ω）の周波数にて第２の偏光を出力させる。しかし、（ｗｌ− Ω）にて僅かでも共振があると、分離した複数の偏光出力を有する単一・の側帯 波変調器が得られる。

第１２図の装置を、第５図に概要的に示し、部品については同一符号を用いてい る。

第４図を参照するに、前述のにうに、独立して変調される２つの共振器は逆関数 を発生することはない。

即ち、単方向伝送のみとなる。従って、第４図の装置においては、各ファブリ・ ペロー共振空胴に２組の変調板２６．２７、及び２８．２９を備えている。

さて、第１図及び第２図に戻ると共に、第３図も参照するに、これら装置に印加 される変調を深くして、ので、装置の効率を低下させてしまう。これは、第３図 に出力１に示すように受動共振器における共振を下方にずらすことに対応する。

しかし、このような応答は、印加した周波数が共振器の共振距離に等しくなるこ とにより、両変調器がこれも共振する側帯波を発生し１〔とき、又は電極が第５ 図、第６図及び第７図に示ずように適当に配置されたときは、回復される。この 観点から、第５図の装置は、第１共振のみ、第６図の装置は第２共振、第７図の 装置は第３共振に用いられる。

このように形成され、周波数多重通信の光ファイバのような分野において有用な 制限帯域の装置は、非常に速い応答を与える。

ここで、第８図を参照すると、共振器の代りに、単一線コイルの先導波路３０． 基板−Ｆに形成され１＝一本のファイバ又は］イルが用いられる。従って、その 光の時間に対応した周波数にて共振が発生し、コイル３０からなる一回路を形成 する。その特性は、電子・光学ドライバを９０°シフトの２つのドライバ３２． ３４により置換していくらかの分離形成を得ていることを除ぎ、共振形式のもの と同じである。実際には、ドライバ３２．３４は電流ループとして働き、この場 合の変調は磁気・光学効果により行なわれることが理解されるであろう。

装置が光ファイバであるときは、既存（公知）の装置は、巻線の周期数を有する ファイバの複屈折によった感度の周期的な変動を平衡させる（公知の場合はファ ラデー絶縁体を発生させる）。これら２つの期間におりる誤差はい周波数応答の ずれを発生させ（第９ｂ図）、直流パフォーマンスを低下させるが、第９ａ図及 び第９ｂ図に示すように他の周波数においては改善がある。

ここで、第１０ａ図及び第１０ｂ図を参照するに、電子・光学変調器は第１及び 第２のミラー４０．４２、プレート電極４４．４６からなる。異なる偏光Ｅ１、 Ｅ２の光束を考えると、２つのミラーにより形成された、異なる２つの裏さＬｌ 、「２の空胴は、第１０ｂ図にＡ及びＢで示すように、異なる偏光を右する２つ の光束に対して影響を与えるものとなる。

第１１ａ図及び第１１ｂ図を参照するに、空胴は、第１０ｂ図に示すように、２ つの長さＬｌ、Ｌ２のために、２つの偏光Ｅ１、Ｅ２に対して異なる周波数で共 振をする。

電極４４．４６に印加される電圧は、Ａ及びＢを結合させることになるので、周 波数ｗ　１−Ｗ　２　（第１１ａ図を参照）にて高い周波数電圧を印加づること により、変調結合はむしろ弱いものとなる。

従って、この装置は入力から次の出力を発生する。

出力＝Ｔ−↓ＯＷ１→−）ＯＷ２ 他の周波数において小出力を形成することもできる。

ＦＩＧ、ｔ ＦｔＧ、２゜ ＦＩＧ、了。

Ｆｔｃ、　／２゜ ＦｔＧ、／Ｊ。

Ｆｔａ、１５ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　光共振器を備えた電子・光学変調器において、電気的に応答する変調手段 （３４）、（３５）を、使用の際は入力光信号を同時に増幅し、かつ変調するよ うに印加された変調信号に応答して前記光共振器の光伝送路（３１）を横切る電 界又は磁界を形成するように構成したことを特徴とする光共振器を備えた電子・ 光学変調器。 ２、　請求の範囲第１項記載の電子・光学変調器において、前記変調手段は入力 される電気的な電圧信号に応答して光信号を変調するように前記伝送路（３１） に隣接し、かつ交差する複数の電極（３４）、（３５）をさらに備えたことを特 徴とする電子・光学変調器。 ３、　請求の範囲第２項記載の電子・光学変調器において、前記光共振器は一対 の半透明ミラー（３２）、（３３）と、共振器＋１４　＜　３１　）を囲む基板 （３０）とからなるファブリ・ぺ［１−共振器であり、かつ前記電極（３４）、 （３５）は前記共振器空※］＜３１）の両側に配置されていることをさらに特徴 とする電子・光学変調器。 ４、　請求の範囲第３項記載の電子・光学変調器において、一つの半透明ミラー をさらに備えると共に、イ］加された前記半透明ミラーは前記基板内に独立した 第２の空＋１１１］を備え、かつ前記基板は付加した前記半透明ミラーと対をな す前記半透明ミラーの一方とによって囲まれていることをさらに特徴とする電子 ・光学変調器。 ５、　請求の範囲第３項記載の電子・光学変調器において、イ」補的な一対の変 調器電極（２８，２９）を、入力光信号をさらに変調するように第２の前記共振 器空胴と共に配置したことをさらに特徴とする電子・光学変調器。 ６、　請求の範囲第２項から第３項までのいずれかの項に記載の電子・光学変調 器において、複数対の電極を、前記共振器空胴の高次の変調をするように前記一 対のミラーの範囲内に配置したことをざらに特徴とする電子・光学変調器。 ７　請求の範囲第２項から第３項までのいずれかの項に記載の電子・光学変調器 において、電子・光学結合は偏光を異にする複数の光信号（Ｅｌ、Ｅ２）を合成 して単一の側帯波変調出力を得るようにされていることをさらに特徴とする電子 ・光学変調器。 ８、　請求の範囲第１項記載の電子・光学変調器において、前記共振器手段はル ープ共振器（３０）を備えると共に、前記変調器手段は前記光路を囲む電気的な 導体ループ（３２）であり、かつ電気的な前記導体ループ（３２？は使用の際は 電流ループとして機能することをざらに特徴とする電子・光学変調器。 ９、　請求の範囲第８項記載の電子・光学変調器に１４ おいて、電気的な複数の導体ループは変調されている複数の電気信号を印加する ように前記光路を囲んだことをさらに特徴とする電子・光学変調器。 特表昭ＧＯ−５０２２７２（２）