SE531622C2 - Modulator with angled waveguides for phase modulation - Google Patents

Modulator with angled waveguides for phase modulation

Info

Publication number
SE531622C2
SE531622C2 SE0701850A SE0701850A SE531622C2 SE 531622 C2 SE531622 C2 SE 531622C2 SE 0701850 A SE0701850 A SE 0701850A SE 0701850 A SE0701850 A SE 0701850A SE 531622 C2 SE531622 C2 SE 531622C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
modulator
oriented
waveguide
arm
laser
Prior art date
Application number
SE0701850A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0701850L (en
Inventor
Dave Adams
Stefan Hammerfeldt
Original Assignee
Syntune Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Syntune Ab filed Critical Syntune Ab
Priority to SE0701850A priority Critical patent/SE531622C2/en
Priority to PCT/SE2008/050822 priority patent/WO2009022969A1/en
Publication of SE0701850L publication Critical patent/SE0701850L/en
Publication of SE531622C2 publication Critical patent/SE531622C2/en

Links

Classifications

    • 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 
    • G02F1/03Devices 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  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035Devices 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  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • 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 
    • G02F1/21Devices 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  by interference
    • G02F1/225Devices 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  by interference in an optical waveguide structure
    • 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 
    • G02F1/21Devices 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  by interference
    • G02F1/225Devices 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  by interference in an optical waveguide structure
    • G02F1/2257Devices 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  by interference in an optical waveguide structure the optical waveguides being made of semiconducting material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0265Intensity modulators
    • 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
    • G02F2202/00Materials and properties
    • G02F2202/10Materials and properties semiconductor
    • G02F2202/101Ga×As and alloy
    • 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
    • G02F2202/00Materials and properties
    • G02F2202/10Materials and properties semiconductor
    • G02F2202/102In×P and alloy
    • 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
    • G02F2202/00Materials and properties
    • G02F2202/10Materials and properties semiconductor
    • G02F2202/108Materials and properties semiconductor quantum wells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers

Description

30 531 E22 påläggs på vågledaren. På motsatt sätt kommer förändringen i reellt index på grund av LEO:n att adderas till den kvadra- tiska elektrooptiska effekten för TE-polariserat ljus om våg- ledaren ligger i v-spåretsningsriktningen. 30 531 E22 is applied to the waveguide. Conversely, the change in real index due to the LEO will be added to the quadratic electro-optical effect of TE-polarized light if the waveguide is in the v-groove direction.

På motsvarande sätt kommer ett substrat av InP eller GaAs och som har en kristalltillväxtriktning, som specificeras av Mil- leríndex , att uppvisa en addition av indexförändringen på grund av LEO:n och kvadratiska elektrooptiska effekter för TE-polariserat ljus i en vågledare, som ligger i - riktningen och att uppvisa en konkurrens mellan de två effek- terna om vågledaren är orienterad i -riktningen.Similarly, a substrate of InP or GaAs and having a crystal growth direction, specified by Milleríndex, will show an addition of the index change due to the LEO and quadratic electro-optical effects of TE-polarized light in a waveguide located in the direction and to show competition between the two effects if the waveguide is oriented in the direction.

Konkurrensen mellan LEO-effekten och andra effekter, som används för att förändra brytningsindex leder till en minskad förmåga att uppnå fasmodulering för en vågledare, som är pla- cerad efter en laser i en integrerad optisk krets med väsent- ligen samma orientering, som lasern i förhållande till kris- tallaxlarna.The competition between the LEO effect and other effects used to change the refractive index leads to a reduced ability to achieve phase modulation for a waveguide, which is placed after a laser in an integrated optical circuit with essentially the same orientation as the laser in relation to the crystal axes.

De tillverkningsprocesser som definierar laservågledaren är beroende av kristallriktningen och dessa har nått en teknisk mognad i den meningen att det nu är möjligt att tillverka mycket tillförlitliga lasrar i denna kristallriktning, varför det vore fördelaktigt att fortfarande kunna tillverka lasrar i denna riktning utan nackdelar när det gäller prestanda på grund av beroenden av LEO-riktningen när en fasmodulator är ansluten.The manufacturing processes that define the laser waveguide are dependent on the crystal direction and these have reached a technical maturity in the sense that it is now possible to manufacture very reliable lasers in this crystal direction, so it would be advantageous to still be able to manufacture lasers in this direction without disadvantages. performance due to dependencies of the LEO direction when a phase modulator is connected.

Föreliggande uppfinning gör detta möjligt.The present invention makes this possible.

Således hänför sig föreliggande uppfinning till en vågledare i en fasmodulator för laserljus, som är monoli:iskt integre- 10 15 20 25 30 531 S22 rad med en laser, som är anordnad att alstra sagda ljus och där lasern har en vågledare, som är orienterad så att den kan utsända ljus i en kristallriktning, i vilken den linjära elektrooptiska effekten (LEO), som används för att ändra tecknet för brytningsindex för TE-polariserat ljus i en våg- ledare i en modulator, konkurrerar med en eller flera andra fysikaliska effekter, som används för att förändra tecknet för brytningsindex i modulatorn, såsom Kerr- eller kvadratisk elektrooptisk effekt och utmärks av att sagda monolitiskt in- tegrerade vågledare i en modulator är orienterad i en rikt- ning, som inte är parallell med den riktning, i vilken laser- vågledaren är orienterad.Thus, the present invention relates to a waveguide in a phase modulator for laser light which is monolithically integrated with a laser which is arranged to produce said light and in which the laser has a waveguide which is oriented so that it can emit light in a crystal direction, in which the linear electro-optical power (LEO), which is used to change the refractive index sign of TE-polarized light in a waveguide in a modulator, competes with one or more other physical effects , which is used to change the sign of refractive index in the modulator, such as Kerr or quadratic electro-optical effect and is characterized in that said monolithically integrated waveguide in a modulator is oriented in a direction which is not parallel to the direction in which the laser waveguide is oriented.

I det följande beskrivs föreliggande uppfinning mer i detalj, delvis i samband med exemplifierande utföringsformer av upp- finningen och en ritning, där Figur l visar en första utföringsform av föreliggande uppfinning - Figur 2 visar en andra utföringsform av föreliggande uppfinning - Figur 3 visar en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning - Figur 4 visar en fjärde utföringsform av föreliggande uppfinning - Figur 5 visar en femte utföringsform av föreliggande uppfinning - Figur 6 visar en sjätte utföringsform av föreliggande uppfinning - Figur 7 visar en sjunde utföringsform av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 531 622 Figur l visar en vågledare i en fasmodulator l för laserljus, som är monolitiskt integrerad med en laser 2 för alstrande av sagda ljus på ett substrat 3.In the following, the present invention is described in more detail, partly in connection with exemplary embodiments of the invention and a drawing, in which Figure 1 shows a first embodiment of the present invention - Figure 2 shows a second embodiment of the present invention - Figure 3 shows a third Embodiment of the present invention - Figure 4 shows a fourth embodiment of the present invention - Figure 5 shows a fifth embodiment of the present invention - Figure 6 shows a sixth embodiment of the present invention - Figure 7 shows a seventh embodiment of the present invention. Figure 1 shows a waveguide in a phase modulator 1 for laser light, which is monolithically integrated with a laser 2 for generating said light on a substrate 3.

Lasern 2 har en vågledare 4, som är orienterad för att emit- tera ljus i en kristallriktning där den linjära elektrooptis- ka effekten (LEO), som används för att förändra tecknet för brytningsindex för TE-polariserat ljus i en modulatorvàgleda- re konkurrerar med en eller flera andra fysikaliska effekter som används för att förändra tecknet för brytningsindex i modulatorn, såsom Kerr- eller den kvädrätiska elektrooptiska effekten.The laser 2 has a waveguide 4, which is oriented to emit light in a crystal direction where the linear electro-optical effect (LEO), which is used to change the refractive index sign of TE-polarized light in a modulator waveguide, competes with one or more other physical effects used to change the refractive index sign in the modulator, such as the Kerr or quadratic optical effect.

I enlighet med uppfinningen är sagda monolitiskt integrerade vågledare i modulatorn l orienterad i en riktning som inte är parallell med riktningen, i vilken laserns 2 vågledare 4 är orienterad. Modulatorn 1 har två parallella vågledararmar 5, 6, da där vardera är försedd med en metallelektrod. En eller bå- av sagda elektroder är anslutna till en spänningskälla som är anordnad att pàlägga en förspänning och en modulerings- spänning.According to the invention, said monolithically integrated waveguide in the modulator 1 is oriented in a direction which is not parallel to the direction in which the waveguide 4 of the laser 2 is oriented. The modulator 1 has two parallel waveguide arms 5, 6, each of which is provided with a metal electrode. One or both of said electrodes are connected to a voltage source which is arranged to apply a bias voltage and a modulation voltage.

Härmed är modulatorvågledaren orienterad i en riktning, i vilken konkurrensen mellan LEO-effekten och en eller flera andra fysikaliska effekter, som används för att förändra tecknet för brytningsindex i modulatorn minskar, eller där LEO är additiv i förhållande till en eller flera effekter.Thus, the modulator waveguide is oriented in a direction in which the competition between the LEO effect and one or more other physical effects used to change the refractive index sign in the modulator decreases, or where LEO is an additive relative to one or more effects.

I alla utföringsformer som beskrivs i denna patentansökan kan modulatorn innefatta kvantbrunnar.In all embodiments described in this patent application, the modulator may include quantum wells.

I enlighet med en föredragen utföringsform är modulatorns vàgledararmar 5, 6 rätlinjiga och orienterade i en riktning, 10 15 20 25 30 53fi G22 som ligger i en vinkel av mellan 20 och 90 grader i förhål- lande till den riktning, i vilken laservågledaren är oriente- rad.According to a preferred embodiment, the waveguide arms 5, 6 of the modulator are rectilinear and oriented in a direction, 10 22 20 25 30 53fi G22 which is at an angle of between 20 and 90 degrees in relation to the direction in which the laser waveguide is oriented - rad.

I figur l är modulatorarmarna 5, 6 orienterade i en riktning, som är vinkelrät mot laservàgledaren 4. En Au-belagd, 45 gra- ders vinklad spegel 18, 19 är anordnad i varje arm 5, 6. Var- dera av modulatorarmarna 5, 6 är försedd med metallelektroder 7, 8, som är anslutna till terminaler 9, 10 för pàläggning av en spänning på elektroderna, varigenom brytningsindex föränd- ras för att uppnå optisk modulering.In Figure 1, the modulator arms 5, 6 are oriented in a direction perpendicular to the laser waveguide 4. An Au-coated, 45 degree angled mirror 18, 19 is arranged in each arm 5, 6. Each of the modulator arms 5, 6 is provided with metal electrodes 7, 8, which are connected to terminals 9, 10 for applying a voltage to the electrodes, whereby the refractive index is changed to achieve optical modulation.

Denna utföringsform ger en full LEO-effekt.This embodiment provides a full LEO effect.

I figur 2 bildar modulatorarmarna 5, 6 en vinkel av ungefär 45 grader i förhållande till laserns vågledare 4, inte visad i figur 2. Denna utföringsform ger ingen LEO-effekt och är den mest föredragna utföringsformen. Denna utföringsform krä- ver inga speglar.In Figure 2, the modulator arms 5, 6 form an angle of approximately 45 degrees with respect to the waveguide 4 of the laser, not shown in Figure 2. This embodiment gives no LEO effect and is the most preferred embodiment. This embodiment does not require mirrors.

Lasern 2 visas endast i figur l. figur 3 visas en annan föredragen utföringsform, där varje arm ll, 12 hos modulatorn l innefattar åtminstone ett krökt avsnitt, där kurvans tangent i åtminstone en del av den krök- ta modulatorvågledaren bildar en vinkel av åtminstone 20 gra- der i förhållande till den riktning, i vilken laserns vägle- dare 4 är orienterad. Denna utföringsform kräver inga speglar och gör det möjligt att tillverka ett smalt chip.The laser 2 is shown only in Figure 1. Figure 3 shows another preferred embodiment, where each arm 11, 12 of the modulator 1 comprises at least one curved section, where the tangent of the curve in at least a part of the curved modulator waveguide forms an angle of at least 20 degrees in relation to the direction in which the laser guide 4 is oriented. This embodiment requires no mirrors and makes it possible to manufacture a narrow chip.

I figur 4 illustreras en ytterligare utföringsform, där varje arm 13, 14 nos modulatorn innefattar åtminstone två rätlinji- ga avsnitt 13a, 13b; l4a, 14b, där varje avsnitt 13a, l3b; 10 15 20 25 30 531 B22 l4a, 14b i varje arm 13, 14 bildar en vinkel av mellan 20 och 90 grader i förhållande till varandra. Åtminstone ett avsnitt av moduleringsarmen är orienterat i en riktning väsentligen mellan 20 och 90 grader i förhållande till den riktning, i vilken laserns vågledare 4 är orienterad. I denna utförings- form är en integrerad spegel 15, 16 anordnad vid övergången mellan respektive modulatoravsnitt l3a, 13b; l4a, 14b.Figure 4 illustrates a further embodiment, where each arm 13, 14 nose modulator comprises at least two rectilinear sections 13a, 13b; 14a, 14b, each section 13a, 13b; 10 15 20 25 30 531 B22 14a, 14b in each arm 13, 14 form an angle of between 20 and 90 degrees relative to each other. At least a section of the modulation arm is oriented in a direction substantially between 20 and 90 degrees relative to the direction in which the waveguide 4 of the laser is oriented. In this embodiment, an integrated mirror 15, 16 is arranged at the transition between the respective modulator sections 13a, 13b; l4a, 14b.

Denna utföringsform eliminerar också LEO-effekten i det spe- cifika faller när avsnitten är orienterade 45 grader i för~ hållande till orienteringen för laserns vågledare. Fördelen över den utföringsform, som visas i figur 2 är att det är möjligt att tillverka ett smalare chip.This embodiment also eliminates the LEO effect in the specific fall when the sections are oriented 45 degrees in relation to the orientation of the laser waveguide. The advantage over the embodiment shown in Figure 2 is that it is possible to manufacture a narrower chip.

I enlighet med en modifierad utföringsform, jämfört med det arrangemang, som visas i figur 4, innefattar varje arm 13, 14 hos modulatorn åtminstone två rätlinjiga avsnitt l3a, 13b; l4a, 14b, där varje avsnitt bildar en vinkel av mellan 20 och 90 grader i förhållande till varandra och där åtminstone ett avsnitt 13a, 13b; l4a, l4b av varje arm 13, 14 är orienterat i en riktning väsentligen mellan 20 och 90 grader i förhål- lande till riktningen, i vilken laserns vågledare 4 är orien- terad. I enlighet med denna modifierade utföringsform är emellertid ett eller flera krökta vågledaravsnitt 13c; 14c anordnade mellan de respektive rätlinjiga modulatoravsnitten l3a, l3b; l4a, l4b, se figur 5.In accordance with a modified embodiment, compared to the arrangement shown in Figure 4, each arm 13, 14 of the modulator comprises at least two rectilinear sections 13a, 13b; 14a, 14b, where each section forms an angle of between 20 and 90 degrees relative to each other and where at least one section 13a, 13b; 14a, 14b of each arm 13, 14 are oriented in a direction substantially between 20 and 90 degrees in relation to the direction in which the waveguide 4 of the laser is oriented. However, in accordance with this modified embodiment, one or more curved waveguide sections 13c; 14c arranged between the respective rectilinear modulator sections 13a, 13b; l4a, l4b, see figure 5.

I figur 6 visas en modulator, där armarna 13, 14 är riktade vinkelrätt mot lasern vågledare 4, men där laserns vågledare 4 och modulatorns 1 utgàngsvågledare 17 är parallella. Denna utföringsform ger full LEO-effekt. 10 15 20 25 30 531 622 I enlighet med ytterligare en föredragen utföringsform, vil- ken visas i figur 7, 21, 2la, innefattar modulatorn l två armar 20, där varje arm består av två moduleringsavsnitt 20a, 20b, 2lb, där ett första moduleringsavsnitt 20a i en arm 20 är orienterad väsentligen i samma riktning som lasern vägle- dare 4 och där det andra moduleringsavsnittet 20b hos sagda arm är orienterad med en vinkel av väsentligen 90 grader i förhållande till riktningen hos laserns vàgledare 4 och där det första moduleringsavsnittet 2la hos den andra armen 21 är orienterad med en vinkel av väsentligen 90 grader i förhål- lande till laserns vågledare 4 och det andra moduleringsav- snittet 2lb hos denna arm är orienterat väsentligen i samma riktning som laserns vàgledare 4. I enlighet med denna utfö- ringsform har de första avsnitten 20a, 2la hos varje respek- tive arm elektroder 22, 23, som är elektriskt anslutna till varandra och de andra avsnitten 20b, 2lb hos varje respektive arm har elektroder 24, 25, som är elektriskt anslutna till varandra. Elektroderna är anslutna till uttag 26, 27. Speglar 26, 27 eller krökta avsnitt är anordnade i övergången mellan moduleringsavsnitten.Figure 6 shows a modulator, where the arms 13, 14 are directed perpendicular to the laser waveguide 4, but where the waveguide 4 of the laser and the output waveguide 17 of the modulator 1 are parallel. This embodiment provides full LEO effect. In accordance with a further preferred embodiment, which is shown in Figures 7, 21, 2la, the modulator 1 comprises two arms 20, each arm consisting of two modulation sections 20a, 20b, 2lb, where a first modulation section 20a in an arm 20 is oriented substantially in the same direction as the laser guide 4 and where the second modulation section 20b of said arm is oriented at an angle of substantially 90 degrees relative to the direction of the laser guide 4 and where the first modulation section 21a of the second arm 21 is oriented at an angle of substantially 90 degrees relative to the waveguide 4 of the laser and the second modulation section 21b of this arm is oriented substantially in the same direction as the waveguide 4 of the laser. In accordance with this embodiment the first sections 20a, 21a of each respective arm have electrodes 22, 23 which are electrically connected to each other and the second sections 20b, 21b of each respective arm have electrodes electrodes 24, 25, which are electrically connected to each other. The electrodes are connected to sockets 26, 27. Mirrors 26, 27 or curved sections are arranged in the transition between the modulation sections.

I enlighet med en föredragen utföringsform är de anslutna armparen 22, 23; 24, 25 anslutna till en spänningskälla, som inte visas och som är anordnad att pålägga en spänning på var och en av de två respektive armparen enligt ett förspänt push-pullmoduleringsschema, se figur 7.In accordance with a preferred embodiment, the connected arm pairs are 22, 23; 24, 25 connected to a voltage source, which is not shown and which is arranged to apply a voltage to each of the two respective arm pairs according to a biased push-pull modulation scheme, see figure 7.

I den utföringsform som visas i figur 7 är LEO:n den primära källan för att uppnå en brytningsindexförändring_ Denna kon- figuration är speciellt fördelaktig i ett push-pullmodule- ringsläge, eftersom den absorption, som beror på svängningen i moduleringsspänning kommer att vara väsentligen balanserad i de två armarna över en hel cykel hos moduleringsspännings- 10 15 20 25 30 531 622 svängningen, så att utsläckningsförhållandet vid modulatorns utgång förväntas vara utmärkt, utan att något behov förelig- ger för asymmetrisk splitting eller andra metoder för att förbättra utsläckningsförhållandet.In the embodiment shown in Figure 7, the LEO is the primary source for achieving a refractive index change. This configuration is particularly advantageous in a push-pull modulation mode, since the absorption due to the oscillation in modulation voltage will be substantially balanced. in the two arms over an entire cycle of the modulation voltage oscillation, so that the quench ratio at the output of the modulator is expected to be excellent, without the need for asymmetric splitting or other methods to improve the quench ratio.

Med de ovan beskrivna modulatorerna i figurerna l till 6 minskas amplituden hos den pálagda spänning, som krävs för att uppnå vilken specifik fasmoduleringsmagnitut som helst, jämfört med modulatorer, där fasmodulatorvågledaren är vä- sentligen parallell med laservågledaren, som är orienterad längs med den traditionella kristallriktningen som används för att definiera sådana vågledare.With the modulators described above in Figures 1 to 6, the amplitude of the applied voltage required to achieve any specific phase modulation magnitude is reduced compared to modulators where the phase modulator waveguide is substantially parallel to the laser waveguide oriented along the traditional crystal direction. used to define such waveguides.

Det minskade behovet för spänningsamplitudsvängning möjliggör uppnåendet av optisk modulering med hjälp av HF-kretsar, som avger en mindre effekt än i fallet där de metoder som be- skrivs häri inte används.The reduced need for voltage amplitude oscillation enables the achievement of optical modulation by means of HF circuits, which emit a smaller power than in the case where the methods described herein are not used.

De minskade moduleringsspänningarna innebär även en minskning av oönskade absorptionsförluster, eftersom sådana förluster tenderar att öka monotont med spänningsmoduleringens djup.The reduced modulation voltages also mean a reduction in unwanted absorption losses, since such losses tend to increase monotonically with the depth of the voltage modulation.

För det specifika fallet med 45 graders orientering hos våg- ledaren, såsom visas i figur 2, elimineras den linjära elek- trooptiska effekten (LEO) helt och hållet.For the specific case of 45 degree orientation of the waveguide, as shown in Figure 2, the linear electro-optical power (LEO) is completely eliminated.

Det är uppenbart att de utföringsformer som beskrivits ovan kan modifieras utan att lämna uppfinningens tanke såsom den uttrycks i krav l.It is obvious that the embodiments described above can be modified without departing from the spirit of the invention as expressed in claim 1.

Därför är uppfinningen inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen, utan kan modifieras inom ramen för patentkraven.Therefore, the invention is not limited to the above-described embodiments of the invention, but may be modified within the scope of the claims.

Claims (11)

10 15 20 25 30 53 'I B22 Patentkrav10 15 20 25 30 53 'I B22 Patent claims 1. l. En vâgledare i en fasmodulator (1) för laserljus, som är monolitiskt integrerad med en laser (2,) som är anordnad att alstra sagda ljus och där lasern (2) har en vågledare (4), som är orienterad så att den kan utsända ljus i en kristall- riktning, i vilken den linjära elektrooptiska effekten (LEO), som används för att ändra tecknet för brytningsindex för TE- polariserat ljus i en vågledare i en modulator (l), konkurre- rar med en eller flera andra fysikaliska effekter som används för att förändra tecknet för brytningsindex i modulatorn (1) I såsom Kerr- eller kvadratisk elektrooptisk effekt, k ä n e - t e c k n a d a v att sagda monolitiskt integrerade vägleda- re (5,6;lO,ll;l3,l4;20,2l) i en modulator (1) är orienterad i en riktning, som inte är parallell med den riktning, i vilken laservågledaren (4) är orienterad.A waveguide in a phase modulator (1) for laser light, which is monolithically integrated with a laser (2,) which is arranged to produce said light and wherein the laser (2) has a waveguide (4), which is oriented so that it can emit light in a crystal direction, in which the linear electro-optical power (LEO), which is used to change the refractive index sign of TE-polarized light in a waveguide in a modulator (1), competes with one or more several other physical effects used to change the refractive index sign in the modulator (1) I such as Kerr or quadratic electro-optical effect, characterized by said monolithic integrated guides (5,6; 10, 11; 13, 14, 14) 20,2l) in a modulator (1) is oriented in a direction which is not parallel to the direction in which the laser waveguide (4) is oriented. 2. En fasmodulator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att modulatorn (l) har två parallella vågledararmar (7, 8;l0,ll:l3,l4;20,2l), elektrod (7,8;22-25). där vardera är anordnad med en metall-A phase modulator according to claim 1, characterized in that the modulator (1) has two parallel waveguide arms (7, 8; 10, 11: 13, 14; 20.2l), electrode (7.8; 22-25). each of which is provided with a metal 3. En fasmodulator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v (5,6) att vågledararmarna hos modulatorn (1) är rätlin- jiga och orienterade i en riktning med en vinkel av mellan 20 och 90 grader i förhållande till den riktning, i vilken la- servågledaren (4) är orienterad.A phase modulator according to claim 2, characterized in (5,6) that the waveguide arms of the modulator (1) are rectilinear and oriented in a direction with an angle of between 20 and 90 degrees relative to the direction in which 1a - the power guide (4) is oriented. 4. En fasmodulator enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d (l3,l4) åtminstone två rätlinjiga avsnitt (13a,l3b,l4a,l4b), där var- a v att varje arm hos modulatorn innefattar je avsnitt i varje arm bildar en vinkel av mellan 20 och 90 grader i förhållande till varandra och av att åtminstone ett 10 15 20 25 30 531 622 10 avsnitt (l3a,l3b,l4a,l4b) hos varje arm är orienterat i en riktning väsentligen mellan 20 och 90 grader från den rikt- ning, i vilken laservågledaren (4) är orienterad och av att en integrerad spegel (l5,l6) är anordnad vid övergången mel- lan de respektive modulatoravsnitten (l3a,l3b,l4a,l4b).A phase modulator according to claim 2 or 3, characterized (13, 14) at least two rectilinear sections (13a, 13b, 14a, 14b), wherein each arm of the modulator comprises each section of each arm forming an angle of between 20 and 90 degrees relative to each other and of at least one section (13a, 13b, 14a, 14b) of each arm being oriented in a direction substantially between 20 and 90 degrees from the direction in which the laser waveguide (4) is oriented and in that an integrated mirror (15, 16) is arranged at the transition between the respective modulator sections (13a, 13b, 14a, 14b). 5. En fasmodulator enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d a v att varje arm (l3,l4) hos modulatorn (l) innefat- tar åtminstone två rätlinjiga avsnitt (l3a,l3b,l4a,l4b), där varje avsnitt bildar en vinkel av mellan 20 och 90 grader i förhållande till varandra, av att åtminstone ett avsnitt (l3a,l3b,l4a,l4b) i varje arm är orienterat i en riktning vä- sentligen mellan 20 och 90 grader från den riktning, i vilken laservågledaren (4) är orienterad och av att ett eller flera krökta vågledaravsnitt (l3c,l4c) är anordnade mellan de re- spektive rätlinjiga modulatoravsnitten (l3a,l3b,l4a,l4b).A phase modulator according to claim 2 or 3, characterized in that each arm (l3, l4) of the modulator (l) comprises at least two rectilinear sections (l3a, l3b, l4a, l4b), each section forming a angle of between 20 and 90 degrees relative to each other, in that at least one section (13a, 13b, 14a, 14b) in each arm is oriented in a direction substantially between 20 and 90 degrees from the direction in which the laser waveguide ( 4) is oriented and in that one or more curved waveguide sections (13c, 14c) are arranged between the respective rectilinear modulator sections (13a, 13b, 14a, 14b). 6. En fasmodulator enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d a v att modulatorn (1) är inriktad i en riktning vä- sentligen 90 grader fran den riktning, i vilken laservågleda- ren (4) är orienterad.A phase modulator according to claim 2 or 3, characterized in that the modulator (1) is oriented in a direction substantially 90 degrees from the direction in which the laser waveguide (4) is oriented. 7. En fasmodulator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d (ll,l2) åtminstone ett krökt avsnitt (ll,l2), där kurvans tangent vid a v att varje arm hos modulatorn (1) innefattar åtminstone ett stycke av den krökta modulatorvågledaren bil- dar en vinkel av åtminstone 20 grader i förhållande till den riktning, i vilken laservågledaren (4) är orienterad.A phase modulator according to claim 2, characterized (l1, l2) at least one curved section (ll, l2), wherein the tangent of the curve in that each arm of the modulator (1) comprises at least one piece of the curved modulator waveguide forms an angle of at least 20 degrees with respect to the direction in which the laser waveguide (4) is oriented. 8. En fasmodulator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att modulatorn innefattar två armar, där varje arm be- står av två modulatoravsnitt, av att ett första modulerings- avsnitt (20a) i en arm (20) är orienterat i väsentligen samma 10 15 20 25 531 E22 ll riktning som laservågledaren (4) och där det andra module- ringsavsnittet (20b) hos sagda första arm är orienterat med en vinkel av väsentligen 90 grader i förhållande till rikt- ningen hos laservàgledaren (4), av att det första module- ringsavsnittet (2la) (21) med en vinkel av väsentligen 90 grader i förhållande till hos den andra armen är orienterat laservàgledaren (4), av att det andra moduleringsavsnittet (2lb) hos denna arm är orienterat i väsentligen samma rikt- ning som laservågledaren (4), av att de första avsnitten (20a,2la) hos varje respektive arm är elektriskt anslutna till varandra och där de andra avsnitten (2la,2lb) hos varje respektive arm är elektriskt anslutna till varandra.A phase modulator according to claim 2, characterized in that the modulator comprises two arms, each arm consisting of two modulator sections, in that a first modulation section (20a) in an arm (20) is oriented in substantially the same direction. 531 E22 in the direction of the laser waveguide (4) and wherein the second modulation section (20b) of said first arm is oriented at an angle of substantially 90 degrees relative to the direction of the laser waveguide (4), in that the first the modulation section (2la) (21) with an angle of substantially 90 degrees relative to the second arm is oriented the laser guide guide (4), in that the second modulation section (2lb) of this arm is oriented in substantially the same direction as the laser waveguide (4), in that the first sections (20a, 2la) of each respective arm are electrically connected to each other and where the second sections (2la, 2lb) of each respective arm are electrically connected to each other. 9. En fasmodulator enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att de sammankopplade armparen (20a,2la;20a,2lb) är an- slutna till en spänningskälla, som är anordnad att pålägga en spänning till vart och ett av de två respektive armparen en- ligt ett push-pullmoduleringsschema.A phase modulator according to claim 8, characterized in that the interconnected arm pairs (20a, 2la; 20a, 2lb) are connected to a voltage source, which is arranged to apply a voltage to each of the two respective arm pairs. a push-pull modulation scheme. 10. En fasmodulator enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d a v att modulatorn (1) innefattar kvant- brunnar.A phase modulator according to any one of the preceding claims, characterized in that the modulator (1) comprises quantum wells. 11. ll. En fasmodulator enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d a v (7,8;22-25) att en eller båda av sagda elektroder är anslutna till en spänningskälla, som är anord- nad att pålägga en likförspänning ensam eller i kombination med en signalmoduleringsspänning.11. ll. A phase modulator according to any one of the preceding claims, characterized in (7,8; 22-25) that one or both of said electrodes are connected to a voltage source, which is arranged to apply a direct bias voltage alone or in combination with a signal modulation voltage.
SE0701850A 2007-08-13 2007-08-13 Modulator with angled waveguides for phase modulation SE531622C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0701850A SE531622C2 (en) 2007-08-13 2007-08-13 Modulator with angled waveguides for phase modulation
PCT/SE2008/050822 WO2009022969A1 (en) 2007-08-13 2008-07-02 Modulator having angled waveguides for phase modulation performance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0701850A SE531622C2 (en) 2007-08-13 2007-08-13 Modulator with angled waveguides for phase modulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0701850L SE0701850L (en) 2009-02-14
SE531622C2 true SE531622C2 (en) 2009-06-09

Family

ID=40350909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0701850A SE531622C2 (en) 2007-08-13 2007-08-13 Modulator with angled waveguides for phase modulation

Country Status (2)

Country Link
SE (1) SE531622C2 (en)
WO (1) WO2009022969A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6271978B2 (en) * 2013-12-03 2018-01-31 日本電信電話株式会社 Semiconductor Mach-Zehnder modulator
WO2015193981A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 株式会社日立製作所 Light modulator and light transmitter and light transmitter/receiver provided with same
US9912413B1 (en) 2016-08-26 2018-03-06 International Business Machines Corporation Electro-optic phase modulator with no residual amplitude modulation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6647158B2 (en) * 2000-09-15 2003-11-11 Massachusetts Institute Of Technology Optical modulator using simultaneous push-pull drive of linear and quadratic electro-optic effects
EP1271220B1 (en) * 2001-06-28 2009-08-12 Avanex Corporation Coplanar integrated optical waveguide electro-optical modulator

Also Published As

Publication number Publication date
SE0701850L (en) 2009-02-14
WO2009022969A1 (en) 2009-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8655116B2 (en) Optical modulator
US9557624B2 (en) Optical modulator and optical transmitter
US9568801B2 (en) Optical modulator
JP5439838B2 (en) Light modulator
JP5055947B2 (en) Optical modulator and transmitter
JP5348317B2 (en) LIGHT MODULATION DEVICE, LIGHT MODULATION DEVICE DRIVE METHOD, AND LIGHT MODULATION DEVICE MANUFACTURING METHOD
US9423566B2 (en) Optical modulator and optical transmitter
JP2014092713A (en) Polarization multiplex optical modulator device and integrated optical element
SE531622C2 (en) Modulator with angled waveguides for phase modulation
US8098997B2 (en) Optical modulator and optical transmitter
JP2780400B2 (en) Light modulator
US9740077B2 (en) Optical modulator module that includes a plurality of optical modulators
JP5071402B2 (en) Light modulator
CN215375995U (en) Optical modulator
JP5467414B2 (en) Optical functional waveguide
JP6145035B2 (en) Light modulator
JP2013050678A (en) Mach-zehnder interference element
JP2008009314A (en) Optical waveguide element, optical modulator, and optical communication device
CN106796362B (en) Optical modulator
JP2725341B2 (en) Light modulator
US20220390775A1 (en) Optical device and optical communication apparatus
Dabos et al. Femtojoule technology roadmap for teramac neuromorphic photonic accelerators
JP6271978B2 (en) Semiconductor Mach-Zehnder modulator
US20220179247A1 (en) Optical modulator
JPH09288255A (en) Optical wave guide element

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed