JPS63137209A

JPS63137209A - 光位相変調器

Info

Publication number: JPS63137209A
Application number: JP28545886A
Authority: JP
Inventors: Haruhito Shimizu; 清水　春仁
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09

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】（産業上の利用分野）本発明は、光通信システムや光フアイバセンサ等に利用
される光位相変調器に関する。

（従来の技術）光へテロダイン通信システムや光フアイバジャイロなど
の光センサ等において、任意の偏光状態の光をある一定
の偏光状態の光に変換する偏光制御装置は重要である。

特に通常の単一モードファイバを用いた光ヘテロダイン
通信システムでは、受信側の信号光の偏光状態が連続無
限に変化する可能性があるので、制御範囲に限度がなく
、いがなる入射偏光の変１動に対しても動作が可能な偏
光制御装置が必要となる。このような偏光制御装置は、
波長板の作用を持つ光位相変調器の組み合わせによって
実現できる。従来このような光位相変調器の例として、
本願発明者が特願昭６１−１１２８８６号において提案
したものがある。第３図にこの光位相変調器の斜視図を
示す。ＰＬＺＴ基板３００の表面上に第１．第２の電極
対３０１，３０１’が設けられて位相変調素子３０３が
形成されている。駆動回路３０２から第１．第２の電極
対３０１．３０１’に適当な電圧を印加することにより
、基板に垂直に入射しな光に対してλ／４板またはλ／
２板として動作する。

（発明が解決しようとする問題点）Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（１２／４０／６０）　ヲ基板として
第３図に示した位相変調素子３０３をｍ成したとき、波
長１．５５μｍにおいてλ／４板およびλ／２板動作に
必要な駆動電圧の最大値は５００Ｖおよび１０００Ｖと
高い、このように高い駆動電圧を必要とする光位相変調
器を用いることにより、ｆ肩先制御装置のコストが上昇
し、また信顆性の低下を招く原因となる。

（問題点を解決するための手段）前述の問題点を解決するために本発明が提供する位相変
調器は、複数の位相変調素子と、これら位相変調素子に
電圧を印加する駆動回路とを含んでなり、各前記位相変
調素子は電気光学効果を有する基板の表面上に第１から
第ｎのｎ箇（ｎは３以上の正の整数）の電極を設けてな
り、これら電極は平面状であって少なくとも一部の周縁
が直線状であり、各前記電極の直線状周縁が前記基板の
表面上に仮想的に考えなｎ角形の各辺に接するようにこ
のｎ角形の外側に順次に配置してあり、前記位相変調素
子は前記第１．第２．・・・第ｎの電極がそれぞれ前記
基板の表面に垂直な方向に順次に並ぶように接続してあ
り、前記駆動回路は前記複数の位相変調素子における各
第１．第２．・・・第ｎの電極にそれぞれ同一の電圧を
印加することを特徴とする。

本発明では以上のような構成をとることにより前述の問
題点を解決した。

（作用）本発明では上述のような構成をとることにより、位相変
調素子の数に比例して光位相変調器において光が位相変
化を受ける領域が長くなり、先位４’Ａ変調器の駆動電
圧が低減する。

（実施例）以下に本発明について、図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の斜視図である。

ＰＬＺＴ基板１００の表面に蒸着およびフォトリソグラ
フィ技術により第１および第２の電極対１０１゜１０１
′が設けられ第１の位相変調素子１０２が形成されてい
る。ここで各ｔ　％は、平面状であり、少なくとも一部
の周縁が直線状であり、この直線状周縁がＰＬＺＴ基板
１００の表面上に仮想的に考えた４角形の各辺に接する
ようにこの４角形の外側に順次配置されている。第１の
位相変調素子１０２は第３図に示した位相変調素子３０
３と同様の構造を持つ。第１の位相変調素子１０２と、
第１の位相変調素子１０２と同様の構造を持つ第２．第
３の位相変調素子１０２′、１０２″が、それらを構成
するＰＬＺＴ基板の表面に垂直な方向に並べて接続され
ている。ここで、第１．第２．第３の位相変調素子１０
２，１０２’　、１０２″における各電極対はＰＬＺＴ
基板の表面に垂直な方向に順次配置されており、かつ対
応する電極どうしが電気的に接続されている。各電極対
は駆動回路１０３に接続されている。

ところで、第３図に示した位相変調素子３０３を波長板
として動作させるためには、■を定数、θを変数とした
とき、第１の電極対３０１および第２の電極対３０１′
にＶＣＯＳθおよびＶｓｉｎθの関係にある電圧をそれ
ぞれ印加する必要がある。このような印加電圧によりＰ
ＬＺＴ基板３００中の基板表面に平行な面内において、
その中心部分に電界３０４が生じる。ここで第１の電極
対３０１および第２の電極対３０１′間への印加電圧Ｖ
ｃｏｓθおよびＶｓｉｎθにおいて、■を一定とすれば
、θがΔθだけ変化しても電界３０４の強度は一定で、
その方向がΔθだけ回転するだけである。電界３０４の
回転により、電気光学効果により電界３０４と同じ方向
に生じた一定の大きさの複屈折の主軸の方向が回転する
。

そこでＰＬＺＴ基板３００の表面に垂直で、かつＰＬＺ
Ｔ基板３００の中心部分に入射した光が、複屈折の生じ
ている方向の偏光成分と、それに直交する方向の偏光成
分間にπラジアンまたはπ／２ラジアンの位相差を受け
るようにＶを設定した状態でθを変化させることにより
、この位相変調器はそれぞれλ／２板またはλ／４板と
同様の作用を行う、すなわち、駆動回路３０２から第１
の電極対３０１および第２の電極対３０１′に印加する
電圧をそれぞれＶｃｏｓθ、　Ｖｓｉｎθの関係にし、
■が一定でθが変わるように両電極対間に印加する電圧
を変えれば、波長板を回転させたのと同様の機能が得ら
れる。λを波長、ｎをＰＬＺＴ基板３００の屈折率、ｒ
を基板３００の一次電気光学係数とすると、位相変調素
子３０３のような電極構造のデバイスでは、光が位相変
化を受ける領域の長さが電極間隔と同程度であることか
ら、λ／２板またはλ／４板として動作させるのに必要
なＶはおよそそれぞれで表わされる。

一方、第１図に示した光位相変調器では、ＰＬＺＴ基板
１００に垂直な方向に入射した光は、第１゜第２．第３
の位相変調素子１０２，１０２’　、１０２″を通過す
る。したがって、光が位相変化を受ける領域の長さは第
３図に示した位相変調素子３０３の場合の３倍となるの
で、波長板動作に必要なＶは１７３となり、λ＝１．５
５１ｍにおけるλ／２板およびλ／４板として動作させ
るのに必要なＶはそれぞれ３３３Ｖおよび１６７ｖであ
った。

第２図（ａ）は本発明の第２の実施例の斜視図、第２図
（ｂ）はその一部の側面図である。第１図に示した光位
相変調器と同様の構造の第１．第２の光位相変調器２０
０，２００’が、ＰＬＺＴ基板の表面に垂直な方向に並
べて接続されている。第１゜第２の光位相変調器２００
，２００’のＰＬＺＴ基板の表面上の各電極対の中心に
それぞれ第１．第２のレンズ２０１，２０１’が設けら
れている。さらに第１゜第２のレンズ２０１，２０１’
において、第１．第２の光位相変調器２００，２００’
に接続されていない側の端面には、それぞれ第１．第２
の単一モードファイバ２０２，２０２’が接続されてい
る。

まず、任意の偏光を所望の直線偏光に変換する場合を考
える。第１の単一モードファイバ２０２を伝搬してきた
任意の偏光状態の光は、第１のレンズ２０１に入射して
平行光化された後、第１．第２の光位相変調器２００，
２００’を透過する。このとき第１．第２の光位相変調
器２００，２００’をそれぞれλ／４板およびλ／２板
として動作させることにより透過光は任意の直線偏光に
変換される。すなわち、第１の光位相変調器２００によ
り透過光を直線偏光にし、次に第２の光位相変調器２０
０′で直線偏光の偏光角を所望の角度にする。変換され
た透過光は第２のレンズ２０１′により集光されて第２
の単一モードファイバ２０２′に結合される。

次に任意の直線偏光を任意の偏光に変換する場合を考え
る。この場合は、第１．第２の光位相変調器２００，２
００’をそれぞれλ／２板、λ／４板として動作させる
ことにより、第１の単一モードファイバ２０２を伝搬し
てきた任意の直線偏光は、任意の偏光に変換されて第２
の単一モードファイバ２０１′に結合する。

以上で述べた光位相変調器において、位相変調素子に用
いる光学材料はＰＬＺＴ以外に、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３
などの電気光学効果を有し、光の伝搬方向に垂直な面内
で等方的であればよい。この光学材料の基板表面に設け
る電極は、基板の中心側の電極の直線端部に沿った直線
により正四角形が形成されるように配置されなくても、
形状の一部が直線状で、この直線部分が基板の表面上に
仮想的に考えたｎ角形〈ｎは３以上の整数）の各辺上に
あり、かつそれぞれこのｎ角形の外側にあるように順次
配置されていればよい。この場合、各電極への印加電圧
は、電圧の印加によって生ずる合成電界が、上述したｎ
角形の中心部分で一定の強度で３６０″回転するような
関係にあればよい。

また、１つの光位相変調器は３個の位相変調素子で構成
されなくても、各電極対が基板の表面に垂直な方向に重
なるように配置されており、かつ対応する電極どうしが
電気的に接続されていればｍ個（ｍは自然数）の位相変
調素子で構成できる。

この場合の駆動電圧は位相変調素子１個で構成した場合
の１７．となる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、位相変調素子の
数に比例して光位相変調器において光が位相変化を受け
る領域が長くなり、光位相変調器の駆動電圧が低減する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図（ａ）
は本発明の第２の実施例の斜視図、第２図（ｂ）は本図
（ａ）実施例の一部の側面図、第３図は従来の光位相変
調器の斜視図である。１００．３００・・・ＰＬＺＴ基板、１０１，１０１’
　、３０１゜３０１′・・・電極対、１０２，１０２’
　、１２０″、３０３・・・位相変調素子、１０３．３
０２・・・駆動回路、２００，２００’・・・光位相変
調器、２０１，２０１’・・・レンズ、２０２．２０２
’・・・単一モードファイバ、３０４・・・電界。

Claims

【特許請求の範囲】

複数の位相変調素子と、これら位相変調素子に電圧を印
加する駆動回路とを含んでなり、各前記位相変調素子は
電気光学効果を有する基板の表面上に第１から第ｎのｎ
箇（ｎは３以上の正の整数）の電極を設けてなり、これ
ら電極は平面状であつて少なくとも一部の周縁が直線状
であり、各前記電極の直線状周縁が前記基板の表面上に
仮想的に考えたｎ角形の各辺に接するようにこのｎ角形
の外側に順次に配置してあり、前記位相変調素子は前記
第１、第２、・・・第ｎの電極がそれぞれ前記基板の表
面に垂直な方向に順次に並ぶように接続してあり、前記
駆動回路は前記複数の位相変調素子における各第１、第
２、・・・第ｎの電極にそれぞれ同一の電圧を印加する
ことを特徴とする光位相変調器。