JPS6165218A - 光変調器 - Google Patents

光変調器

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JPS6165218A
JPS6165218A JP18682084A JP18682084A JPS6165218A JP S6165218 A JPS6165218 A JP S6165218A JP 18682084 A JP18682084 A JP 18682084A JP 18682084 A JP18682084 A JP 18682084A JP S6165218 A JPS6165218 A JP S6165218A
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JP
Japan
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dielectric
light
refractive index
optical
optical fiber
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Pending
Application number
JP18682084A
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English (en)
Inventor
Sadao Fujita
定男 藤田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS6165218A publication Critical patent/JPS6165218A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/011Devices 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  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass
    • G02F1/0115Devices 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  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass in optical fibres
    • G02F1/0118Devices 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  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass in optical fibres by controlling the evanescent coupling of light from a fibre into an active, e.g. electro-optic, overlay

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

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】 (3−1)発明が属する技術分野 本発明は光を強度変調2位相変調するための光変調器に
関する。
(3−2)従来技術の紹介 光通信には、光に信号を乗せる光変調が必要である。変
調方法としては半導体レーザ等の注入電流に信号を加え
る直接変調と、レーザから出射しが、このうち外部変調
は入射するレーザ光の周波数、スペクトル幅を変えずに
高速の振幅変調9位相変調をすることが可能である。そ
のため、外部変調は光源の周波数安定度が厳しく要求さ
れる光ヘテロダイン検波方式に於いて、振幅シフトキー
インク、位相シフトキーインクを行う有効な変調方式と
考えられている。
(3−3)従来技術の欠点 入射するレーザ光を像幅変調あるいは位相変鯛する外部
変調器には電気光学効果あるいは音響光学効果を用いた
ものが提案されている。たとえば電気光学効果を用いた
位相変調器としては、カミノフ(Kamlnov、 I
、P )氏らによる米国ノ雑誌、アプライド、フィジク
ス、レター(AppliedPhysics Latt
er )第27巻10号(1975年11月発行)、第
555頁所載の論文[高効率ストリップガイド型変調器
J (Efficient strip−wavegu
idemodulator )が提案されていた。この
変調器はリチウムナイオベートの光導波路にプレーナ電
極を付した位相変調器である。同様に電気光学効果を用
いた振幅変調器としては、クボタ(Kubota 、K
 )氏らによる米国の雑誌アイ、イー、イー、イー。
ジャーナル オプ クオンタム エレクトロニクス(I
EEE Journal of Quantum El
ectronics )第16巻7号(1980年7月
発行)第754頁所載の論文「リチウムナイオベート導
波路の方向性結合器を用いた導波路形光変調器J (T
raveringwave optical rnod
ulator using tdireetional
 couplerLiNbへw五guida )が提案
されていた。これはす(チウムナイオベート導波路上に
形成された方向性結合器の結合度を外部から制御し、光
の振幅変調ま九は光のスイッチングを行うものである。
これら二つの光変調器はリチウムナイオベイト誘電体結
晶に導波路を形成したものであり、リチウムナイオベー
ト導波路での伝送損失が大きいと云う欠点がある。さら
に、これらの光変調器と単一モードファイバの結合損失
は2dB以上あシ、単一モードファイバ間にこれらの光
変調器を挿入した場合には大きな損失が生じると云う欠
点があった。
(3−4)発明の目的 本発明の目的は、光変調器の挿入損失および単一モード
ファイバとの結合損失の低減を図シ、入射したレーザ光
を位相変調、あるいは振幅変調する低損失な光変調器を
提供することにある。
(3−5)発明の構成 本発明の光変調器は、入力信号により屈折率変化を生じ
る誘電体と、光ファイバと、前記誘電体の一部に設けら
れた信号印加用の電極とを含み、この電極に印加された
信号で屈折率が変化する前記光ファイバの伝搬光を変調
する構成となっている。
(3−6)発明の原理 次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の光変調器の動作原理を説明するための
図である。光変調器の構成は光ファイバ1と、入力電圧
により屈折率の変化する誘電体2とからなる。光ファイ
バ1を伝搬する光は第1図の3.5のような光の分布を
するが、光ファイバ1が誘電体2と接している部分では
光ファイバ1のコアが誘電体2に近接しているため、光
ファイバ1のコアを伝播してきた光の一部は誘電体2に
しみ出し、光の分布は第1図4に示すようになる。
この状態で誘電体2に電圧を印加すると誘電体2の屈折
率が変化する。ここで、屈折率の変化は誘電体に電圧が
印加される部分だけだが、光ファイバlを伝播してきた
光の一部は誘電体の屈折率変化部にしみ出しているため
、等制約に光7アイパ1のコアの屈折率が変化したこと
と同等になり、光の位相変調が実現できる。なおこの場
合、光ファイバ1と誘電体2との光の結合は弱いために
、誘電体2の中で放射モードになって失われる光パワー
の割合は非常に小さいし、また印加信号により振幅変調
もほとんど受けない。一方、光ファイ光が誘電体2と結
合する割合を変化させれば、誘電体2に印加する電圧を
変調することにより振幅変調が実現できる。また誘電体
2に導波路を形成し、光ファイバ1と誘電体2の導波路
との間に光の結合をもたせた構造でも、上記の場合と同
様に光の振幅変調1位相変調が実現できる。
(3−6)発明の効果 本発明においては、光は光フアイバ内を伝播するため、
光変調器の挿入損失が小さい位相変調。
振幅変調が実現できる。また光ファイバの使用により他
の光ジアイバとの結合損失は光フアイバ同志のスプライ
スによる損失のみで従来の光変調器に比べ結合損失を大
幅に低減することができる。
(3−7)実施例 次に実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
第2図は本発明の第1の実施例を説明するための位相変
調器の構成図である。入力電圧により屈折率の変化する
誘電体には燐酸二水素カリウムの基板7を用いた。この
燐酸二水素カリウムの基板7には16104m、長さ2
Qrgm、厚さ1mのアルミニウム電極9を2枚、10
 ttntの間隔で取欠りけた。
光ファイバには、クラッドの屈折率が燐酸二水素カリウ
ムの屈折率1,48と同等となるようにゲルマニウムを
添加した石英ガラス装の単一モードファイバ6を使用し
、石英ブロック8に堀られた幅150μm2曲率半径2
51:11の荷に接着して固定した。単一モードファイ
バ6のコアと燐酸二水素カリウムの基板7が近接する様
に、石英ブロック8と共に単一モードファイバ6を研摩
した後燐酸二水素カリウムの基板7と単一モードファイ
バ6との間で適当な光の結合が得られるまで両者の位置
関係を調整した。この位相変調器に波長1.55μmの
レーザ光を入射した時、180’の位相変化を得るのに
必要な燐酸二水素カリウム上の電極9への印加電圧は5
vであり、挿入損失はQ、 5 d[+であった。また
IGb/sの変調信号を印加した時にも良好な位相変調
が実現できた。
また、この位相変調器と同様の構造で、単一モードファ
イバ6と燐酸二水素カリウムの基板7との光の結合を強
くして、振幅変調器が実現できた。
この振幅変調器では入力信号がオフの時に光コア・イバ
に入射した光を燐酸二水素カリウムの基板7に10(l
結合させて、人力信号の大きさにより単一モードファイ
バ6と燐鍍二水素カリウムの基板7との結合を制御し、
振鴨変鯛を実現している。
単一モードファイバ6は曲率半径が4csと小さな溝を
掘った石英ブロック8に接着して固定し、燐酸二水素カ
リウムの基板7と単一モードファイバ6との間で十分な
光の結合が得られるように単一モードファイバ6を石英
ブロック8と共に研摩し、単一モードファイバ6のコア
が燐酸二水素カリウムの基板7に近接するように固定し
た。この振幅変調器では波長1.55μmに於いて、挿
入損失2dB。
燐酸二水素カリウムの基板への印加電圧13.4Vで消
光比17dBの特性が得られた。また450Mb/sの
変調信号に対しても良好に応答した。
第3図は本発明の第2の実施例を説明するための振幅変
調器の構成図である。入力電圧により屈折率の変化する
誘電体には燐酸二水素カリウムの基板7を用い、その表
面にチタンを拡散して幅5μmの導波路10を形成した
。また導波路10の両脇に幅lOμm、長さ39mm、
厚さ1μmのアルミニウムの電極9を2枚、10μmの
間隔でとりつけた。石英ブロック8に固定された光ファ
イバは第1の実施例に用いたのと同様な単一モードファ
イバ6であシ、単一モードファイバ6と石英ブロック8
を共に研摩し、単一モードファイバ6のコム アが燐酸二水素カリウムの導波路10と近接するように
固定した。この振幅変調器では単一モードファイバ6と
燐酸二水素カリウム上の導波路lOが方向性結合器とし
て動作し、C1p 酸二水素カリウムの基板7に印加す
る電圧の変化により、単一モードファイバ6と燐酸二水
素カリウム上の導波路10の結合度が変化する。′S幅
変調器としての特性は、波長1.55μmの入射光に対
し、挿入損失1−1電圧への印加電圧9vで消光比は2
1dsであった。また4 50Mb/1の変調信号に対
しても良好に応答した。
第4図は本発明の第3の実施例を説明するための位相変
調器の構成図である。光ファイバは第1の実施例で使用
したのと同様な単一モードファイバ6で、その燐酸二水
素カリウムの基板7と近接する部分はバーナを用いて加
熱伸延し、外径20μmまで細芯化した後に、曲率半径
IQaの石英ブロック12に取りつけた。また石英ブロ
ック12を固定するため、燐酸二水素リチウムの基板7
と石英ブロック12の間に支持台13.14を用いた。
この位相変調器に波長1.55μmのレーザ光を入射し
た時、1800の位相の変化を得るのに必要な燐酸二水
素カリウム上の電極9への印加電圧は6.3vであり、
挿入損°失は1dB以下であった。またIGb/sの変
調信号を印加した時にも良好な位相変調が実現できた。
本発明の光変調器は音響光学効果を用いても実現できる
第5図は本発明の第4の実施例を説明するための振幅変
調器の構成図である。単一モードファイバ11は、クラ
ッドの屈折率が溶融石英の屈折率1.44と同等なもの
であり、石英ブロック16に堀られた溝に接着して固定
した。
単−モードファイバ11と溶融石英の基板15の接する
部分では、単一モードファイバ11の一部分は研摩され
、単一モードファイバ11を伝搬してきた光の一部は超
音波の伝搬によ如屈折率変化が生じる溶融石英の基板1
5中にしみ出している。また溶融石英の基板15には超
音波発生のためのトランスデユーサ17とトランスデユ
ーサの電極18が取り付けである。この振幅変調器では
、溶融石英の基板15中を超音波が伝搬すると、光弾性
効果によって屈折率変化が超音波の波長に対応して生じ
、溶融石英の基板15中にしみ出した光が回折される。
そのため単一モードファイバ11を伝搬してきた光を振
幅変調できる。
この振幅変調器に波長1.55μmレーザ光を入射し、
100MHzの超音波で変調した場合、消光比12a、
挿入損失1da、消費電力IWで良好に動作した。
本発明に関しては、前記実施例の他にも、さまざまな変
形が可能である。前記実施例では入力電圧により屈折率
の変化するit体として、燐酸二水素カリウム、溶融石
英の基板を用いたが、それ以外の誘電体でも良く、例え
ば電気光学材料として水晶、燐酸二水素アンモニウム、
音響光学効果を利用とするものとしてポリスチレン、二
酸化テルル等を用いてもよい。また前記実施例では燐酸
二水素カリウム等の基板7の表面に入力電圧を印加する
ための電極9を2枚取りつけたが、電極の数および取付
場所は上記以外でもよい。
さらに用いる光ファイバとしては単一モードファイバに
限らず、偏波保存ファイバ、マルチモードファイバを使
用して変調器を構成してもよい。
本発明の前記実施例では、光ファイバのコアを誘電体の
基板2に近づけるため光ファイバの側面を研摩あるいは
光ファイバを加熱伸延する方法を用いたが、光ファイバ
のクラッドの一部をエツチングにより取シ除き、光ファ
イバのコアと誘電体の基板2を近づけてもよい。また、
変調信号印加用の電極には、変調信号電圧とともに直流
バイアス電圧も一緒に印加し、変調器のバイアス点を直
流バイアス電圧により適当な所に設定するようにしても
よい。光ファイバを湾曲させて誘電体基体に接触させた
が、まっすぐにして接触させてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の詳細な説明するための構成図、第2
図は本発明の第1の実施例を示す構成図、第3図は本発
明の第2の実施例を示す構成図、第4図は本発明の第3
の実施例を示す構成図、第5図は本発明の第4の実施例
を示す構成図である。 1・・・光ファイバ、2・−誘電体の基板、3,4.5
・・・光フアイバ中の光の分布、6.11・−・単一モ
ードファイバ、7・・・燐酸二水素カリウムの基板、8
゜12二・石英ブロック、9 、18−’電極、10・
−導波路、13.14・・・支持台、15・−溶融石英
の基板、16・・・溶融石英のブロック、17・・・ト
ランスデユーサ、18・・・電極である。 く場人弁理士内原  晋(

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電界印加により屈折率変化を生じる誘電体と、光ファイ
    バと、前記誘電体の一部に設けられた電界印加用の電極
    とを含み、この電極に印加された信号で屈折率が変化す
    る前記誘電体の屈折率変化部に前記光ファイバのコア部
    を近接して配置したことを特徴とした光変調器。
JP18682084A 1984-09-06 1984-09-06 光変調器 Pending JPS6165218A (ja)

Priority Applications (1)

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JP18682084A JPS6165218A (ja) 1984-09-06 1984-09-06 光変調器

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JP18682084A JPS6165218A (ja) 1984-09-06 1984-09-06 光変調器

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JPS6165218A true JPS6165218A (ja) 1986-04-03

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ID=16195171

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JP18682084A Pending JPS6165218A (ja) 1984-09-06 1984-09-06 光変調器

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JP (1) JPS6165218A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0478984U (ja) * 1990-11-22 1992-07-09

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0478984U (ja) * 1990-11-22 1992-07-09

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