JPS61198122A - 変調器また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】 本発明は変調器、特に電気光学変調器、またはそれに関
する改良に関するものである。

絶えず増η口する通信システムは通信リンクとして光フ
ァイバを利用する。光ファイバはレーデ源から発生され
る光であることがある電磁放射線を伝導せるのに用いら
れる。かかるシステムでは、レーデ光線を超高速度で変
調する装置が必要である。このような高速で採用される
変調器の１つの形は、電気光学作用による印７１１］電
界と元との反応性相互作用を利用する電気光学変調器で
ある。

電気光学変調器のいくつかの形が既に提案されている。

変調器の１つの形はバルク電気光学変調器であり、１対
の電極が取り付けられている電気光学作用を示す活性材
料のブロックを含む。信号流のような電圧が電極に加え
られると、活性材料の内部ＩＣｔ界が作られ、これによ
って材料の屈折率が変化する。材料を通過する光は印加
信号に従って位相変化を受けると思われる。したがって
、光ビームの変調は電極に加えられる信号を表わすこと
が分かる。しかし、かかる裂ｉｉはある不利を有し、ｆ
なわちそれらを駆動するには比較的大きな電力源を必要
とし、また固有の電気キャパシタンスにより超高速の作
動には不適当である。

これまでに提案された変調器のもう１つの形は、集積光
導波路形質調器である。この装置では、導波路はバルク
・クリスタルに比較的狭く浅イ溝として作られている。

普通″、導波路は数マイクロメートル、標準として２〜
１０マイクロメートル程度の断面寸法を有し、また数セ
ンチメートルまでの長さを持つ。１対の電極がバルク・
クリスタルの表面に具備され、１ｍ（１）１１に極は導
波路に電界を作るように電圧が加えられる導波路のいず
れかの側に配置されている。導波路の材料は、導波路内
に伝搬する光波長を富むようにバルク・クリスタルの屈
折率よりも少し大きな屈折率を持つように選択される。

かかる装置は、前述のバルク装置を駆動でるに要する電
力よりもはるかに少ない電力で済むが、伝搬損は通常１
ｄ１３の大きな分数である。これらの損失の大部分は伝
送線を構成する光ファイバとのインターフェースに生じ
、光ファイバと導波路との両立性の制限に起因する。

本発明の１つの目的は、既知の装置よりも伝搬損が少な
くかつ比較的低い電力源で駆動される変調器を提供する
ことである。

したがって、電磁放射線を伝導する光ファイバと、印加
電界に６動じて元ファイバと共に光通信において活性材
料内で電磁放射線を変調する活性材料の導波路であって
、活性材料の導波路のどんなモードでもλ／Ｌに等しい
かそれより大きな敏だけ元ファイバ・モードの伝搬定数
から分離された伝搬定数を持つような寸法に作られた前
記活性材料の等波路とを有する電磁放射線用の変調器で
あって、λは元ファイバのモーげにおける電磁放射線の
波長、Ｌは活性材料の導波路の有効部分の長さである前
記ｆａＩｌ器が提供される。

本発明の１つの面により、導波路は１丁じの活性材料を
言み、導波路の縦軸は元ファイバのそれに事実上平行で
ある。

本発明のもう１つの面により、導波路は活性材料の厚板
な言む。

活性材料の導波路は、ファイバの屈折率よりも小さい屈
折率を持つ裏打媒体を具備することが望ましい・ 裏打媒体は空気を言むことがある・ 裏打媒体は金輿層を含むことがある。

活性材料の導波路の寸法は裏打媒体の屈折率と組み会わ
されて、活性材料の導波路内にモードが存在しないよう
に配ダリされる。

活性材料はニオブ酸リチウムな言むことがある。

活性材料はランタン・ドーゾσノチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＬＺＴ）を富むことがある。

変調器は活性材料の導波路内に電界を供給する１対の電
極な含むことがある。

本発明の実施例を付図についてこれから詳しく説明する
。

図１から、光ファイバ２はクラツディング６の層を備え
たコア４を言む。かかるファイバは普通、線８によって
示されるような光界プロファイルを有している。クラツ
ディング６の内部の党外の尾は、ファイバが通信リンク
として使用されるときをユ通常重要ではない。集積光導
波路形質調器について前に言及したインターフェースの
問題を軽減するには、電気光学作用な示すことができる
活性材料から作られた導波路が党外８の尾に組み込まれ
ると好都合である。かかる装置は「デバイス・クイズ・
イクスターナル・アクチブ、メディウム−外部活性媒体
を持つ装置」すなわちＤＲＡＭと言われることがある。

Ｄ１０）ＡＭを組み立てるために、党外８０尾は例えば
光ファイバな磨いたり先細にするなどして、コア４の断
面を露出またはほぼ露出するようにクラツディング６０
大部分を除去することによって増強される。次に、導波
路を構成すべき活性材料は、クラツディング６が除去さ
れたり減少されて導波路が光ファイバ２０元界８０尾光
界在するような領域にデポジットされる。この種の装置
は、利用できる活性材料の屈折率が光ファイバ２のコア
４を作るのに用いられる材料の屈折率に比べて一般的に
高いというＭ大な欠点を持っている。かくて光ファイバ
に活性材料のブロックまたは膜な施すと、放射線の一部
は光ファイバ２に沿って送られ、活性材料の導波路に入
り込んで、装置の作動を妨害するような損失を生じるＶ
ｉ束とをる。

このような損失は、屈折率のより高い光ファイバを用い
るとともに屈折率のより低い活性材料の導波路を用いる
ことによって減少することができる。しかし、損失は利
用できる材料を考えると、まだ比較的大きい。

第２図ないし第５図は、ファイバによる光通信において
活性材料の導波路を持つ元ファイバを言む本発明による
変調器を示す。元ファイバ２は、活性材料の導波路１０
を配置したい区域で除去されるクララ２４フフ６０部分
を持つ。クラツディング６０部分は、元ファイバ２をゆ
るやかな曲線状にして次にクラツディングを磨くことに
よって除去される。理想的には、コア４０表面を露出す
るように十分なりラツデイングを除去すべきである。し
かしコアの寸法が比較的小であることを考え゛ると（コ
・ア４の直径は通常１０ミクロンである）、活性材料の
導波路を作る場所で通常保たれるクラツディング６の厚
さは微小である。これは第３図および第５図に示される
断面図から見られる。次に活性材料の導波路は、光フア
イバ２０光界の尾に内在するように減少された厚さのこ
の区域に作られる。活性材料の導波路は、例えばスパッ
タリングまたは蒸着によって作られる。

第２図および第３図の実施例において、導波路１０は活
性材料の比較的薄いｆじとして作られる。

普通、導波路１０の幅は約２〜５μｍ１厚さは約１〜２
μｍである。導波路１０１０は、その縦軸がコア４の軸
に事実上平行とをるように作られている。別法として、
導波路１０は厚さが普通く１μｍ（図示されていない）
の活性材料の極めて薄いスラブとして作られる。導波路
１０をこのような寸法に作ることによって、導波路１０
はその内部に導くことができる明ｆ１なモードを有する
。

コア４または導波路１０のような導波構造物の１つのモ
ードは、伝搬と共に変化せずに（または極めてゆっくり
変化して）導波構造物の下を通る電磁界分布である。大
部分の構造物は多くのモーＶ数を導くが、どんな導波界
分布でもかかるモードの和として説明することができる
。一般的に述べれば、モードは波長の範囲にわたって存
在し、与えられた波長および与えられた導波構造物につ
いてのモードの選択は通常１つしかない。

光ファイバ２のコア４は通常、単モード材料である石英
ガラスな言む。活性材料の導波路１０のモーｒは使用材
料のそれぞれの屈折率によりコア４のモードＫまたがる
必要があるが、レーデ源からの光のような、元ファイバ
２に沿って伝搬する電磁放射線からの重要なパワーは導
波路１０に入るコア４０モードから失われないが、ただ
しこの場合光ファイバ２のコア４と活性材料の導波路１
０内の任意なモードとり間の有効屈折率の分離はλ／Ｌ
に等しいかそれよりも大であり、λは光ファイバのコア
のモードにおける電磁放射線の波長、Ｌは活性材料の導
波路１０の有効部分の長さである。導波路１０ｃＩ）有
効部分は、元ファイバ２のコア４４におけるモーＦと相
互作用する部分である。

ファイバ・モードと導波路モードとのこの分離は第７図
に見られる。

したがって、導波路１００寸法が慎重に制御されるなら
ば、導波路１０内のモードは光ファイバ２のコアのモー
ドから少なくともλ／Ｌだけ、なるぺ〈λ／Ｌの数倍だ
け分離するように配列できるので、既矧（１）装置に比
べて伝Ｗｉ損失の極めて小さい変調器な得ることができ
る。

導波路内の任意なモーｙＶｃ対するコア４のモードの所
要の分離は、どんなモードでも導かない導波路を作るこ
とによっても達成される。かかる導波路を組み込んでい
る変調器は第４図および第５図の実施例に示されている
。

この実施例では、活性材料の導波路１０は厚板として作
られ、裏打媒体の層１２を備えている。

層１２の車灯媒体は、その屈折率が元ファイバ２リコ７
４の屈折率よりもかなり低くなるように選択される゛。

第４図および第５図に示されるような標準の構造物に関
する各成分層の屈折率の関係は第６図に見られ、この場
合 ｎ工はクラツディング６の屈折率であり、ｎ２はコア４
の屈折率であり、 ｎ３は４波路１０の屈折率であり、 ｎ４は１ｉｉｌ１２の屈折率であり、 さらにｔは導波路１０を構成す活性材料の厚板の厚さで
ある。

第６図から見られる通り、裏打媒体の１１２の屈折率ｎ
４は光ファイバ２のコア４の屈折率ｎ２よりもかなり低
い。

裏打媒体の−１２は金属の層を富むことがあり、または
別法として裏打媒体は空気であることができる。屈折率
の非対称は、ｌ’１１１２と組み合わされる導波路１０
がコア４の屈折率に関して導波路１０り高い屈折率にか
かわらずどんなモードをも導かないことを意味する。導
波路１０はどんなモードヶも導かないので、元ファイバ
２のコア４に伝導されるどんな電磁放射線からもパワー
を失うことはなく、したがって伝搬損失の低い変調器が
得られる。

提案された変ｖｉ４器では、ファイバから導波路への損
失は導波路を構成するのに使用される材料の屈折率に左
右されず、したがって例えばＰＬＺＴ　、チタン醒バリ
ウム、酸化ビスマス・シリコンのようなより広範囲な材
料を用いて導波路を作ることができる。

変調器【工、導波路１０を構成する活性材料内に電界を
供給するように電極に電圧が加えられる１対（１）を極
を備えることがある。

本発明はその特定な実施列について説明されたが、言う
までもなく本発明の範囲内で変形および変化を作ること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は単モード元ファイバの標準的な電界プロファイ
ル、第２図は本発明による変調器の１りの実施例、第６
図は第２図に示される１１！Ａ−Ａによる＃面図、第４
図は本発明による変調器のもう１つの笑施例、第５図は
第４図に示される線Ｂ−Ｂによる断面図、第６図はＩＥ
Ａ図と第５図に示される構造物の屈折率を示す図、第７
図は本発明による変調器の元ファイバおよび活性材料の
導波路のモー「を示す図である。 符号の説明：

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁放射線を伝導する光ファイバ・モードを有す
   る光ファイバと、印加電界に応動して光ファイバと共に
   光通信において活性材料内で電磁放射線を変調する活性
   材料の導波路とを有する電磁放射線用の変調器であつて
   、活性材料の導波路はλ／Ｌに等しいかそれより大きな
   量だけ光ファイバ・モードの伝搬定数から分離された伝
   搬定数を持ちこの場合λは光ファイバのモードにおける
   電磁放射線の波長であり、Ｌは活性材料の導波路の有効
   部分の長さであることを特徴とする前記変調器。
2. （２）導波路は活性材料のすじを含み、活性材料のすじ
   の縦軸は光ファイバの縦軸に事実上平行に配列されてい
   る、ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載による
   変調器。
3. （３）導波路は活性材料の厚板を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載による変調器。
4. （４）活性材料の導波路は裏打媒体を含み、裏打媒体の
   屈折率は光ファイバの屈折率よりも低い、ことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第３項のどれでも１つ
   の項記載による変調器。
5. （５）裏打媒体は空気を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載による変調器。
6. （６）裏打媒体は金属層を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載による変調器。
7. （７）活性材料の導波路の寸法および裏打媒体の屈折率
   は活性材料の導波路内にモードが存在しないように配列
   されている、ことを特徴とする特許請求の範囲第４項な
   いし第６項のどれでも１つの項記載による変調器。
8. （８）活性材料はニオブ酸リチウムを含むことを特徴と
   する前述の特許請求の範囲のどれでも１つの項記載によ
   る変調器。
9. （９）活性材料はランタン・ドープのチタン酸ジルコン
   酸鉛を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第８項のどれでも１つの項記載による変調器。
10. （１０）活性材料の導波路内に電界を供給する１対の電
    極を有することを特徴とする前述の特許請求の範囲のど
    れでも１つの項記載による変調器。