WO2017145998A1 - Light ssb modulator - Google Patents

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Abstract

A light SSB modulator (10) is provided with: an electro-optical crystal substrate (12) comprising a dielectric material; a Mach-Zehnder optical waveguide (30) that is formed on the electro-optical crystal substrate (12)and has a first optical waveguide (31) and a second optical wave guide (32); an antenna (21) that receives a wireless signal (5); and a first resonance-type electrode (22a) and a second resonance-type electrode (22b) that are connected to the antenna (21) and are arranged along the first optical waveguide (31) and the second optical waveguide (32) respectively. In the electro-optical crystal substrate (12), a polarization inversion structure (23) is formed such that a light wave traveling through the first optical waveguide (31) is cosine-modulated, and a light wave traveling through the second optical waveguide (32) is sine-modulated, the optical path of the first optical waveguide (31) being longer than the length of the optical path of the second optical waveguide (32) by a length corresponding to a phase difference of π/2.

Description

光SSB変調器Optical SSB modulator
 本発明は、光波を無線信号で変調することによりSSB(Single Side Band)変調された光信号を出力する光SSB変調器に関する。 The present invention relates to an optical SSB modulator that outputs an optical signal that is SSB (Single Side Band) modulated by modulating a light wave with a radio signal.
 ミリ波は、次世代無線の有力候補である。特に、60GHz帯は、各種規格も定めらており、Gbps伝送(つまり、大容量通信)が容易である。ミリ波無線では、セルサイズが小さくなるために、無線信号を光信号に変換して光ファイバーで伝送するRadio-over-Fiber(RoF)方式が有効である。RoFミリ波無線システムを構築するためには、ミリ波無線信号を光信号に変換する光強度変調器が重要である。 Millimeter wave is a promising candidate for next-generation radio. In particular, in the 60 GHz band, various standards are defined, and Gbps transmission (that is, large-capacity communication) is easy. In the millimeter wave radio, since the cell size is small, a radio-over-fiber (RoF) system in which a radio signal is converted into an optical signal and transmitted through an optical fiber is effective. In order to construct a RoF millimeter-wave radio system, an optical intensity modulator that converts a millimeter-wave radio signal into an optical signal is important.
 光強度変調器は、両側波帯(Double Side Band;DSB)変調器であるが、光DSB変調器で変調された信号を光ファイバーで伝送すると、光ファイバーの波長分散により強度変調信号が位相変調信号に変換される状況が生じ得る。それゆえ、信号をフォトダイオード等で検波・復調することが困難になる。また、DSB信号には冗長性があり、情報伝送のためには、SSB信号で十分である。光SSB信号では波長分散による問題も生じない。 The optical intensity modulator is a double side band (DSB) modulator. When a signal modulated by the optical DSB modulator is transmitted through an optical fiber, the intensity modulated signal is converted into a phase modulation signal by the wavelength dispersion of the optical fiber. A situation can occur that is transformed. Therefore, it becomes difficult to detect and demodulate the signal with a photodiode or the like. Further, the DSB signal has redundancy, and the SSB signal is sufficient for information transmission. The optical SSB signal does not cause a problem due to chromatic dispersion.
 そこで、従来、ミリ波帯無線信号から光SSB変調信号を生成する光SSB変調器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の技術によれば、マッハツェンダー型光導波路が形成された電気光学結晶基板に分極反転構造を設けることで、低電力で駆動可能であり、小型の構成であっても、10GHz以上の高周波域で高効率に動作する光SSB変調器が実現される。 Therefore, conventionally, an optical SSB modulator that generates an optical SSB modulation signal from a millimeter-wave band radio signal has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to the technique of Patent Document 1, by providing a polarization inversion structure on an electro-optic crystal substrate on which a Mach-Zehnder type optical waveguide is formed, it can be driven with low power, and even with a small configuration, 10 GHz or more. An optical SSB modulator that operates with high efficiency in a high frequency range is realized.
特開2007-333753号公報JP 2007-333753 A
 しかしながら、特許文献1の技術では、低電力ではあるものの、駆動のために最低限の電力が必要とされ、電源を必要とするという問題がある。さらに、特許文献1の技術では、光SSB変調信号が出力されるものの、その光SSB変調信号には不要な側波帯が残留している(つまり、不要な側波帯の抑圧度が十分ではない)という問題もある。 However, although the technique of Patent Document 1 has low power, there is a problem that a minimum power is required for driving and a power source is required. Furthermore, in the technique of Patent Document 1, an optical SSB modulation signal is output, but unnecessary sidebands remain in the optical SSB modulation signal (that is, the degree of suppression of unnecessary sidebands is not sufficient). There is also a problem of not.
 そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電源を必要とすることなく、かつ、不要な側波帯が従来よりも抑圧された光SSB変調信号を生成する光SSB変調器を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an optical SSB modulator that generates an optical SSB modulation signal that does not require a power source and that suppresses unnecessary sidebands as compared with the prior art. The purpose is to provide.
 上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る光SSB変調器は、光波を無線信号で変調することによりSSB(Single Side Band)変調された光信号を出力する光SSB変調器であって、誘電性材料からなる電気光学結晶基板と、前記電気光学結晶基板に形成され、第1光導波路及び第2光導波路を有するマッハツェンダー型光導波路と、前記無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナに接続され、前記第1光導波路及び前記第2光導波路のそれぞれに沿って設けられた第1共振型電極及び第2共振型電極とを備え、前記電気光学結晶基板には、前記第1光導波路を進行する光波に対してcos変調を与えるように前記第1共振型電極に対向する領域の一部に分極反転構造が形成され、かつ、前記第2光導波路を進行する光波に対してsin変調を与えるように前記第2共振型電極に対向する領域の一部に分極反転構造が形成され、前記第1光導波路及び前記第2光導波路の一方の光路は、他方の光路よりも、前記光波におけるπ/2の位相差に相当する長さだけ長い。 In order to achieve the above object, an optical SSB modulator according to an embodiment of the present invention is an optical SSB modulator that outputs an optical signal that is SSB (Single Side Band) modulated by modulating a light wave with a radio signal. An electro-optic crystal substrate made of a dielectric material; a Mach-Zehnder type optical waveguide formed on the electro-optic crystal substrate and having a first optical waveguide and a second optical waveguide; an antenna for receiving the radio signal; A first resonance type electrode and a second resonance type electrode connected to an antenna and provided along each of the first optical waveguide and the second optical waveguide; A domain-inverted structure is formed in a part of a region facing the first resonant electrode so as to apply cos modulation to the light wave traveling through the optical waveguide, and the second optical waveguide A domain-inverted structure is formed in a part of the region facing the second resonant electrode so as to apply sin modulation to the traveling light wave, and one optical path of the first optical waveguide and the second optical waveguide is: It is longer than the other optical path by a length corresponding to a phase difference of π / 2 in the light wave.
 これにより、第1共振型電極及び第2共振型電極には、アンテナで受信された無線信号が供給されるので、特許文献1の技術で必要とされた、第1共振型電極及び第2共振型電極に無線信号を供給するための変調信号源及び可変直流電圧源等の電源が不要となる。さらに、本発明の光SSB変調器では、第1光導波路及び第2光導波路にπ/2の位相差に相当する光路差(光バイアス)を与えるために、これらの光路長に差を設けているので、光波にバイアス電圧を印加する方法と異なり、電源を必要としない。よって、本発明の光SSB変調器は、電源を必要とすることなく、無線信号から光SSB変調信号が生成される。 Thereby, since the radio signal received by the antenna is supplied to the first resonance type electrode and the second resonance type electrode, the first resonance type electrode and the second resonance type required in the technique of Patent Document 1 are used. A power source such as a modulation signal source and a variable DC voltage source for supplying a radio signal to the mold electrode becomes unnecessary. Further, in the optical SSB modulator of the present invention, in order to give an optical path difference (optical bias) corresponding to a phase difference of π / 2 to the first optical waveguide and the second optical waveguide, a difference is provided in these optical path lengths. Therefore, unlike the method of applying a bias voltage to the light wave, no power source is required. Therefore, the optical SSB modulator of the present invention generates an optical SSB modulated signal from a radio signal without requiring a power source.
 さらに、本発明の光SSB変調器によれば、アンテナによって受信された無線信号が第1共振型電極及び第2共振型電極に供給される。より具体的には、前記第1光導波路及び前記第2光導波路は、互いに並行して延在するように前記電気光学結晶基板上に形成され、前記第1共振型電極及び前記第2共振型電極は、それぞれ前記第1光導波路及び前記第2光導波路に沿って、互いに並行して延在するように前記電気光学結晶基板上に設けられ、前記アンテナは、前記電気光学結晶基板上に設けられ、前記第1共振型電極に直交するように接続される第1アンテナ素子、及び、前記第2共振型電極に直交するように接続される第2アンテナ素子を有し、前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子とは、前記電気光学結晶基板上において、前記第1共振型電極及び前記第2共振型電極に対して、対称の位置に設けられてもよい。 Furthermore, according to the optical SSB modulator of the present invention, the radio signal received by the antenna is supplied to the first resonance type electrode and the second resonance type electrode. More specifically, the first optical waveguide and the second optical waveguide are formed on the electro-optic crystal substrate so as to extend in parallel with each other, and the first resonant electrode and the second resonant type are formed. The electrodes are provided on the electro-optic crystal substrate so as to extend in parallel with each other along the first optical waveguide and the second optical waveguide, respectively, and the antenna is provided on the electro-optic crystal substrate. A first antenna element connected to be orthogonal to the first resonance type electrode, and a second antenna element connected to be orthogonal to the second resonance type electrode, the first antenna element And the second antenna element may be provided on the electro-optic crystal substrate at positions symmetrical with respect to the first resonance electrode and the second resonance electrode.
 これにより、第1共振型電極及び第2共振型電極の一方だけに対して変調信号を供給する特許文献1の技術と異なり、第1共振型電極及び第2共振型電極の両方に対して変調信号が供給されて第1共振型電極及び第2共振型電極において強くて歪の少ない変調電界が発生するので、第1光導波路及び第2光導波路を進行する光波に対して歪の少ないcos変調及びsin変調が施され、特許文献1の技術よりも不要な側波帯が抑圧された光SSB変調信号が生成される。 Thus, unlike the technique of Patent Document 1 in which the modulation signal is supplied to only one of the first resonance electrode and the second resonance electrode, the modulation is performed on both the first resonance electrode and the second resonance electrode. Since a strong electric field with little distortion is generated at the first resonance type electrode and the second resonance type electrode when a signal is supplied, cos modulation with little distortion is applied to the light wave traveling through the first optical waveguide and the second optical waveguide. And an optical SSB modulation signal in which sidebands unnecessary for the technique of Patent Document 1 are suppressed are generated.
 また、前記第1アンテナ素子が前記第1共振型電極と接続される接続点は、前記第1共振型電極における、前記第1アンテナ素子と前記第1共振型電極とがインピーダンス整合する複数の接続点のうち、前記第1共振型電極の端部に最も近い接続点であり、前記第2アンテナ素子が前記第2共振型電極と接続される接続点は、前記第2共振型電極における、前記第2アンテナ素子と前記第2共振型電極とがインピーダンス整合する複数の接続点のうち、前記第2共振型電極の端部に最も近い接続点であってもよい。 The connection point at which the first antenna element is connected to the first resonance electrode is a plurality of connections in the first resonance electrode where the first antenna element and the first resonance electrode are impedance matched. Among the points, the connection point that is closest to the end of the first resonance type electrode, and the connection point where the second antenna element is connected to the second resonance type electrode is the connection point in the second resonance type electrode, Of a plurality of connection points at which the second antenna element and the second resonance type electrode are impedance matched, the connection point closest to the end of the second resonance type electrode may be used.
 これにより、第1アンテナ素子及び第2アンテナ素子はそれぞれ第1共振型電極及び第2共振型電極とインピーダンス整合する複数の接続点のうち第1共振型電極及び第2共振型電極の端部に最も近い接続点で接続されて整合されるので、第1共振型電極及び第2共振型電極で不要な共振が生じることが抑制されるともに第1共振型電極及び第2共振型電極で強い変調電界が生じ、出力される光SSB変調信号に不要な側波帯が残留してしまうことが抑制される。 As a result, the first antenna element and the second antenna element are respectively connected to the ends of the first resonance type electrode and the second resonance type electrode among a plurality of connection points impedance-matched with the first resonance type electrode and the second resonance type electrode. Since it is connected and matched at the nearest connection point, unnecessary resonance is suppressed from occurring in the first resonance electrode and the second resonance electrode, and strong modulation is performed in the first resonance electrode and the second resonance electrode. An electric field is generated, and unnecessary sidebands are prevented from remaining in the output optical SSB modulation signal.
 また、前記アンテナ、前記第1共振型電極、前記第2共振型電極及び前記分極反転構造を一組の変調部とした場合に、前記第1光導波路及び前記第2光導波路に沿う複数の箇所のそれぞれに、前記変調部が設けられてもよい。より具体的には、前記変調部は、前記光波が進行する方向に沿って並ぶ第1変調部、第2変調部、第3変調部及び第4変調部を、この並び順で、含み、前記第1変調部及び前記第3変調部を構成する前記分極反転構造は、同一の第1分極反転構造を有し、前記第2変調部及び前記第4変調部を構成する前記分極反転構造は、前記第1分極反転構造とは異なる、同一の第2分極反転構造を有してもよい。 Further, when the antenna, the first resonance electrode, the second resonance electrode, and the polarization inversion structure are used as a pair of modulation units, a plurality of locations along the first optical waveguide and the second optical waveguide. Each of the above may be provided with the modulation section. More specifically, the modulation unit includes a first modulation unit, a second modulation unit, a third modulation unit, and a fourth modulation unit arranged in the arrangement order along the direction in which the light wave travels, The polarization inversion structures constituting the first modulation unit and the third modulation unit have the same first polarization inversion structure, and the polarization inversion structures constituting the second modulation unit and the fourth modulation unit are: You may have the same 2nd polarization inversion structure different from the said 1st polarization inversion structure.
 これにより、第1光導波路及び第2光導波路を進行する光波は、複数の箇所に設けられた変調部によって変調を受けるので、一つの変調部によって変調を受ける場合に比べ、それぞれ、より歪みの少ないcos変調及びsin変調を受けて合波され、不要な側波帯がより抑圧された光SSB変調信号が生成される。また、複数の変調部において同一の方向から入射する無線信号に対して最も強い光SSB変調信号が生成されるので、無線信号の入射方向についての指向性が強くなる。 As a result, since the light waves traveling in the first optical waveguide and the second optical waveguide are modulated by the modulation units provided at a plurality of locations, each of them is more distorted than when modulated by one modulation unit. An optical SSB modulation signal in which unnecessary sidebands are further suppressed is generated by being combined by receiving a small amount of cos modulation and sin modulation. In addition, since the strongest optical SSB modulation signal is generated for a radio signal incident from the same direction in the plurality of modulation units, the directivity in the incident direction of the radio signal is increased.
 本発明により、電源を必要とすることなく、かつ、不要な側波帯が従来よりも抑圧された光SSB変調信号を生成する光SSB変調器が提供される。 According to the present invention, there is provided an optical SSB modulator that generates an optical SSB modulation signal that does not require a power source and that suppresses unnecessary sidebands as compared with the prior art.
 よって、本発明に係る光SSB変調器は、小型で、かつ、無給電で動作する無線-光信号変換デバイスであり、ミリ波帯による次世代無線通信システムの構築が期待される今日において、実用的価値は極めて高い。 Therefore, the optical SSB modulator according to the present invention is a small-sized wireless-to-optical signal conversion device that operates without power supply, and is expected to be constructed in the next generation wireless communication system using the millimeter wave band. Value is extremely high.
図1は、実施の形態における光SSB変調器の構成を示す外観図である。FIG. 1 is an external view showing a configuration of an optical SSB modulator according to an embodiment. 図2は、実施の形態における光SSB変調器のアンテナ及び共振型電極の大きさ及びレイアウトの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the size and layout of the antenna and the resonant electrode of the optical SSB modulator according to the embodiment. 図3は、実施の形態における光SSB変調器の動作原理を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the optical SSB modulator according to the embodiment. 図4は、実施の形態における光SSB変調器のアンテナ電極の動作を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the antenna electrode of the optical SSB modulator according to the embodiment. 図5Aは、時刻t=t0において、光SSB変調器の第1変調部の第1共振型電極の中心に位置する光波が第1共振型電極上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。FIG. 5A shows a modulated electric field generated by standing waves of two wavelengths in which an optical wave located at the center of the first resonance electrode of the first modulation unit of the optical SSB modulator stands on the first resonance electrode at time t = t0. It is a figure explaining the electric field distribution which sees. 図5Bは、時刻t=t0+T/4において、光SSB変調器の第1変調部の第2共振型電極の中心に位置する光波が第2共振型電極上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。FIG. 5B shows a standing wave of two wavelengths at which the light wave located at the center of the second resonance electrode of the first modulation unit of the optical SSB modulator stands on the second resonance electrode at time t = t0 + T / 4. It is a figure explaining electric field distribution which sees a modulation electric field. 図5Cは、時刻t=t0において、光SSB変調器の第2変調部の第1共振型電極の中心に位置する光波が第1共振型電極上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。FIG. 5C shows a modulated electric field generated by standing waves of two wavelengths in which the light wave located at the center of the first resonance electrode of the second modulation unit of the optical SSB modulator stands on the first resonance electrode at time t = t0. It is a figure explaining the electric field distribution which sees. 図5Dは、時刻t=t0+T/4において、光SSB変調器の第2変調部の第2共振型電極の中心に位置する光波が第2共振型電極上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。FIG. 5D shows a standing wave of two wavelengths where the light wave located at the center of the second resonance electrode of the second modulation unit of the optical SSB modulator stands on the second resonance electrode at time t = t0 + T / 4. It is a figure explaining electric field distribution which sees a modulation electric field. 図6は、実施の形態における光SSB変調器のアンテナの共振特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the resonance characteristics of the antenna of the optical SSB modulator according to the embodiment. 図7は、実施の形態における光SSB変調器の共振型電極の給電位置を変化させたときの給電点での反射係数を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the reflection coefficient at the feeding point when the feeding position of the resonant electrode of the optical SSB modulator in the embodiment is changed. 図8は、実施の形態における光SSB変調器のアンテナ電極の電界についての解析結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an analysis result of the electric field of the antenna electrode of the optical SSB modulator according to the embodiment. 図9は、実施の形態における光SSB変調器の動作を確認するための実験装置の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an experimental apparatus for confirming the operation of the optical SSB modulator according to the embodiment. 図10は、図9に示される実験装置による実験結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an experimental result by the experimental apparatus shown in FIG. 図11は、図10におけるUSBを復調して得られた無線信号の周波数依存性(実験結果)を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the frequency dependence (experimental result) of a radio signal obtained by demodulating the USB in FIG.
 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, processes, order of processes, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
 図1は、実施の形態における光SSB変調器10の構成を示す外観図である。ここでは、光SSB変調器10の上方斜めから見た透視的な外観図(図1の(a))と、図1の(a)における破線枠で囲まれた面で切断して得られる断面図(図1の(b)とが図示されている。また、本図には、説明の便宜のために、互いに直交するx軸、y軸及びz軸も示されている。 FIG. 1 is an external view showing a configuration of an optical SSB modulator 10 according to the embodiment. Here, a perspective view (FIG. 1 (a)) seen obliquely from the upper side of the optical SSB modulator 10, and a cross section obtained by cutting along a plane surrounded by a broken line frame in FIG. 1 (a). The figure ((b) of FIG. 1 is shown. In addition, for convenience of explanation, the x axis, the y axis, and the z axis that are orthogonal to each other are also shown in the figure.
 光SSB変調器10は、光波をミリ波等の無線信号5で変調することによりSSB変調された光信号(光SSB変調信号)を出力する電気光学変調器であり、図1の(a)に示されるように、主要な構成要素として、誘電性材料からなる電気光学結晶基板12と、電気光学結晶基板12に形成され第1光導波路31及び第2光導波路32を有するマッハツェンダー型光導波路30と、無線信号5を受信するアンテナ21と、アンテナ21に接続され第1光導波路31及び第2光導波路32のそれぞれに沿って設けられた第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bとを備える。なお、第1共振型電極22aと第2共振型電極22bとを合わせて、共振型電極22と呼ぶ。 The optical SSB modulator 10 is an electro-optic modulator that outputs an SSB-modulated optical signal (optical SSB modulated signal) by modulating a light wave with a radio signal 5 such as a millimeter wave. FIG. As shown, a Mach-Zehnder type optical waveguide 30 having an electro-optic crystal substrate 12 made of a dielectric material and a first optical waveguide 31 and a second optical waveguide 32 formed on the electro-optic crystal substrate 12 as main components. An antenna 21 that receives the radio signal 5, and a first resonance type electrode 22a and a second resonance type electrode 22b that are connected to the antenna 21 and provided along the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32, respectively. Is provided. The first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b are collectively referred to as the resonance type electrode 22.
 電気光学結晶基板12には、第1光導波路31を進行する光波に対してcos変調を与えるように第1共振型電極22aに対向する領域の一部に分極反転構造23が形成され、かつ、第2光導波路32を進行する光波に対してsin変調を与えるように第2共振型電極22bに対向する領域の一部にも分極反転構造23が形成されている。なお、「分極反転構造」とは、自発分極の向きが周りと異なる(例えば、分極反転構造が施された箇所の自発分極の向きがz軸の正方向で、周りがz軸の負方向となる)構造をいう。また、「第1光導波路31を進行する光波に対してcos変調を与え、かつ、第2光導波路32を進行する光波に対してsin変調を与える」とは、第1光導波路31を進行する光波と第2光導波路32を進行する光波とに対して、位相がπ/2(つまりT/4)ずれたタイミングで位相変化量が最大となるように変調を施すことをいう。Tは、無線信号5の周波数(対象周波数)に対応する周期である。 The electro-optic crystal substrate 12 has a domain-inverted structure 23 formed in a part of a region facing the first resonance type electrode 22a so as to apply cos modulation to the light wave traveling through the first optical waveguide 31, and The domain-inverted structure 23 is also formed in a part of the region facing the second resonance electrode 22b so as to apply sin modulation to the light wave traveling through the second optical waveguide 32. Note that the “polarization inversion structure” is different from the direction of spontaneous polarization from the surroundings (for example, the direction of spontaneous polarization of the portion where the polarization inversion structure is applied is the positive direction of the z axis and the surrounding is the negative direction of the z axis. Is the structure. In addition, “cos modulation is applied to the light wave traveling through the first optical waveguide 31 and sin modulation is applied to the light wave traveling through the second optical waveguide 32” means that the light wave traveling through the first optical waveguide 31 travels through the first optical waveguide 31. This refers to modulating the light wave and the light wave traveling through the second optical waveguide 32 so that the phase change amount is maximized at the timing when the phase is shifted by π / 2 (that is, T / 4). T is a period corresponding to the frequency (target frequency) of the radio signal 5.
 また、光SSB変調信号を生成するために、第1光導波路31及び第2光導波路32には、光波におけるπ/2の位相差(1/4波長分の長さ)に相当する光路差(光バイアス)が与えられている。つまり、第1光導波路31及び第2光導波路32の一方(本実施の形態では、第1光導波路31)の光路が、他方(本実施の形態では、第2光導波路32)の光路よりも、光波におけるπ/2の位相差に相当する長さだけ長くなるように、第1光導波路31の一部に湾曲部31aが形成されている。 Further, in order to generate an optical SSB modulation signal, the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 are provided with an optical path difference corresponding to a phase difference of π / 2 (length corresponding to ¼ wavelength) in the light wave ( Light bias). That is, the optical path of one of the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 (the first optical waveguide 31 in the present embodiment) is more than the optical path of the other (the second optical waveguide 32 in the present embodiment). A curved portion 31 a is formed in a part of the first optical waveguide 31 so as to be longer by a length corresponding to a phase difference of π / 2 in the light wave.
 なお、マッハツェンダー型光導波路30は、図面に向かって左端部(y軸の負方向の端部)に光波が入力又は出力される第1ポート30aを有し、右端部(y軸の正方向の端部)に光SSB変調信号が出力又は入力される第2ポート30bを有する(本実施の形態では、第1ポート30aを入力ポートとし、第2ポート30bを出力ポートとして使用している)。また、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bは、定在波共振型電極であり、分極反転構造23によって変調位相を制御しやすいように、対象周波数における2波長分の長さを有し、互いに両端が短絡されている。 The Mach-Zehnder type optical waveguide 30 has a first port 30a through which light waves are input or output at the left end (end in the negative direction of the y-axis) toward the drawing, and the right end (positive direction of the y-axis). (In the present embodiment, the first port 30a is used as an input port and the second port 30b is used as an output port). . The first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b are standing wave resonance type electrodes, and have a length corresponding to two wavelengths at the target frequency so that the modulation phase can be easily controlled by the polarization inversion structure 23. And both ends are short-circuited.
 ここで、第1光導波路31及び第2光導波路32は、互いに並行(ここでは、y軸方向に並行)して延在するように電気光学結晶基板12に形成されている。また、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bは、それぞれ第1光導波路31及び第2光導波路32に沿って、互いに並行して(ここでは、y軸方向に並行して)電気光学結晶基板12上(ここでは、下面)に延在するように設けられている。そして、アンテナ21は、電気光学結晶基板12上(ここでは、下面)に設けられ、平面視において、第1共振型電極22aに直交する(ここでは、y軸方向に延びる)ように接続される第1アンテナ素子21a、及び、第2共振型電極22bに直交するように接続される第2アンテナ素子21bを有する。第1アンテナ素子21aと第2アンテナ素子21bとは、電気光学結晶基板12上(ここでは、下面)において、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bに対して、対称(線対称)の位置に設けられている。 Here, the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 are formed on the electro-optic crystal substrate 12 so as to extend in parallel to each other (here, parallel to the y-axis direction). The first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b are electrically connected in parallel to each other along the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32, respectively (in this case, in parallel to the y-axis direction). It is provided so as to extend on the optical crystal substrate 12 (here, the lower surface). The antenna 21 is provided on the electro-optic crystal substrate 12 (here, the lower surface) and connected so as to be orthogonal to the first resonance electrode 22a (here, extending in the y-axis direction) in plan view. It has the 1st antenna element 21a and the 2nd antenna element 21b connected so as to be orthogonal to the 2nd resonance type electrode 22b. The first antenna element 21a and the second antenna element 21b are symmetrical (line symmetric) with respect to the first resonant electrode 22a and the second resonant electrode 22b on the electro-optic crystal substrate 12 (here, the lower surface). It is provided in the position.
 より具体的には、第1アンテナ素子21aが第1共振型電極22aと接続される接続点は、第1共振型電極22aにおける、第1アンテナ素子21aと第1共振型電極22aとがインピーダンス整合する複数の接続点のうち、第1共振型電極22aの端部(ここでは、第1ポート30aに近い端部)に最も近い接続点である。同様に、第2アンテナ素子21bが第2共振型電極22bと接続される接続点は、第2共振型電極22bにおける、第2アンテナ素子21bと第2共振型電極22bとがインピーダンス整合する複数の接続点のうち、第2共振型電極22bの端部(ここでは、第1ポート30aに近い端部)に最も近い接続点である。 More specifically, the connection point where the first antenna element 21a is connected to the first resonance electrode 22a is impedance matching between the first antenna element 21a and the first resonance electrode 22a in the first resonance electrode 22a. Among the plurality of connection points, the connection point closest to the end portion of the first resonance electrode 22a (here, the end portion close to the first port 30a). Similarly, the connection point at which the second antenna element 21b is connected to the second resonance electrode 22b is a plurality of points where the impedance of the second antenna element 21b and the second resonance electrode 22b in the second resonance electrode 22b is impedance-matched. Among the connection points, the connection point is closest to the end of the second resonance electrode 22b (here, the end close to the first port 30a).
 なお、本実施の形態では、アンテナ21、第1共振型電極22a、第2共振型電極22b及び分極反転構造23を一組の変調部とした場合に、第1光導波路31及び第2光導波路32に沿う複数の箇所のそれぞれに、4つの変調部(第1変調部20a、第2変調部20b、第3変調部20c及び第4変調部20d)が、この並び順で、設けられている。ここで、第1変調部20a及び第3変調部20cを構成する分極反転構造23は、同一の第1分極反転構造を有し、一方、第2変調部20b及び第4変調部20dを構成する分極反転構造23は、第1分極反転構造とは異なる、同一の第2分極反転構造を有する。 In the present embodiment, when the antenna 21, the first resonance electrode 22a, the second resonance electrode 22b, and the polarization inversion structure 23 are used as a pair of modulation units, the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide are used. Each of a plurality of locations along 32 includes four modulation units (a first modulation unit 20a, a second modulation unit 20b, a third modulation unit 20c, and a fourth modulation unit 20d) in this arrangement order. . Here, the polarization inversion structures 23 constituting the first modulation unit 20a and the third modulation unit 20c have the same first polarization inversion structure, while constituting the second modulation unit 20b and the fourth modulation unit 20d. The domain-inverted structure 23 has the same second domain-inverted structure that is different from the first domain-inverted structure.
 このような複数の変調部(アレイアンテナ電極と分極反転構造)により、第1光導波路31及び第2光導波路32を進行する光波は、複数の箇所に設けられた変調部によって変調を受けるので、一つの変調部によって変調を受ける場合に比べ、それぞれ、より歪みの少ないcos変調及びsin変調を受けて合波され、不要な側波帯がより抑圧された光SSB変調信号が生成される。また、複数の変調部において同一の方向から入射する無線信号5に対して最も強い光SSB変調信号が生成されるので、無線信号5の入射方向についての指向性が強くなる。 By such a plurality of modulation units (array antenna electrode and polarization inversion structure), the light waves traveling through the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 are modulated by the modulation units provided at a plurality of locations. Compared with the case where the modulation is performed by one modulation unit, the optical SSB modulation signal is generated by being subjected to cos modulation and sin modulation with less distortion, and by suppressing unnecessary sidebands. In addition, since the strongest optical SSB modulation signal is generated for the radio signal 5 incident from the same direction in the plurality of modulation units, the directivity in the incident direction of the radio signal 5 is increased.
 また、光SSB変調器10は、図1の(b)に示されるように、最上層から、電気光学結晶基板12、バッファ層14、接着剤16及びベース基板18で構成される積層構造を有する。 Further, as shown in FIG. 1B, the optical SSB modulator 10 has a laminated structure including an electro-optic crystal substrate 12, a buffer layer 14, an adhesive 16, and a base substrate 18 from the uppermost layer. .
 電気光学結晶基板12は、強誘電性の材料(例えば、z-cut LiNbO又はz-cut LiTaO)からなる厚さ約50μmの平板状の基板である。電気光学結晶基板12の下面に、第1光導波路31及び第2光導波路32を有するマッハツェンダー型光導波路30が形成されている。また、電気光学結晶基板12には、第1共振型電極22aに対向する領域の一部に分極反転構造23が形成され、第2共振型電極22bに対向する領域の一部にも分極反転構造23が形成されている。 The electro-optic crystal substrate 12 is a flat substrate having a thickness of about 50 μm made of a ferroelectric material (for example, z-cut LiNbO 3 or z-cut LiTaO 3 ). A Mach-Zehnder type optical waveguide 30 having a first optical waveguide 31 and a second optical waveguide 32 is formed on the lower surface of the electro-optic crystal substrate 12. In addition, the electro-optic crystal substrate 12 has a domain-inverted structure 23 formed in a part of the region facing the first resonant electrode 22a, and the domain-inverted structure is also formed in a part of the region opposed to the second resonant electrode 22b. 23 is formed.
 バッファ層14は、電気光学結晶基板12の下面を覆う絶縁層であり、例えば、厚さ0.2μmのSiOからなる薄膜である。バッファ層14の下面には、アンテナ21、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bが設けられている。第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bは、それぞれ、第1光導波路31及び第2光導波路32の直下に設けられる。本実施の形態では、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bは、それぞれ、断面視における端部の直上に第1光導波路31及び第2光導波路32が位置するように、バッファ層14の下面に設けられている。 The buffer layer 14 is an insulating layer that covers the lower surface of the electro-optic crystal substrate 12 and is, for example, a thin film made of SiO 2 having a thickness of 0.2 μm. On the lower surface of the buffer layer 14, an antenna 21, a first resonance electrode 22a, and a second resonance electrode 22b are provided. The first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b are provided directly below the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32, respectively. In the present embodiment, the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b are respectively formed in the buffer layer so that the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 are located immediately above the end portions in a cross-sectional view. 14 is provided on the lower surface.
 接着剤16は、アンテナ21、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bが設けられたバッファ層14とベース基板18とを接着する部材であり、例えば、紫外線硬化型樹脂からなる接着剤である。 The adhesive 16 is a member that bonds the buffer layer 14 provided with the antenna 21, the first resonance electrode 22a, and the second resonance electrode 22b to the base substrate 18, and is made of, for example, an ultraviolet curable resin. It is.
 ベース基板18は、光SSB変調器10の実効誘電率を減少させてアンテナ21及び共振型電極22の性能を向上させるため、並びに、アンテナ21、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bが設けられたバッファ層14が形成された電気光学結晶基板12に外力が加わったときに割れてしまうことを防止するために補強する基板であり、例えば、底面にグランドパターンが施された、厚さ約250μmのSiOからなる基板である。 The base substrate 18 reduces the effective dielectric constant of the optical SSB modulator 10 to improve the performance of the antenna 21 and the resonant electrode 22, and the antenna 21, the first resonant electrode 22a, and the second resonant electrode 22b. Is a substrate that is reinforced to prevent cracking when an external force is applied to the electro-optic crystal substrate 12 on which the buffer layer 14 provided with is formed. For example, a thickness having a ground pattern on the bottom surface This is a substrate made of SiO 2 having a thickness of about 250 μm.
 以上のように構成された本実施の形態における光SSB変調器10は、次の工程で、製造される。つまり、図1の(b)に示される断面図を上下反転した状態で、下層(つまり、電気光学結晶基板12)から上層に向けて、製造していく。 The optical SSB modulator 10 according to the present embodiment configured as described above is manufactured in the following steps. That is, manufacturing is performed from the lower layer (that is, the electro-optic crystal substrate 12) toward the upper layer in a state where the cross-sectional view shown in FIG.
 まず、電気光学結晶基板12を準備し、電気光学結晶基板12上の所望の部分にパルス電圧を選択的に印加することにより、分極反転構造23を形成する。次に、分極反転構造23を施した電気光学結晶基板12の表面に、安息香酸プロトン交換法によりマッハツェンダー型光導波路30を形成する。第1光導波路31及び第2光導波路32は、例えば、幅約4μm、深さ約1.5μmである。 First, the electro-optic crystal substrate 12 is prepared, and the polarization inversion structure 23 is formed by selectively applying a pulse voltage to a desired portion on the electro-optic crystal substrate 12. Next, the Mach-Zehnder type optical waveguide 30 is formed on the surface of the electro-optic crystal substrate 12 to which the domain-inverted structure 23 has been applied, by a benzoic acid proton exchange method. For example, the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 have a width of about 4 μm and a depth of about 1.5 μm.
 次に、電気光学結晶基板12の表面全域にSiOからなるバッファ層14を形成し、バッファ層14の上に、フォトリソグラフィ技術によって、第1光導波路31及び第2光導波路32の直上の位置にそれぞれアルミニウム製の第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bを作製するとともに、アルミニウム製のアンテナ21を作成する。アンテナ21及び共振型電極22の大きさ及びレイアウト例は、図2に示される通りであり、本実施の形態では、59GHz(ミリ波)の無線信号5を対象周波数として共振する値に設計されている。つまり、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bは、内側間の距離が30μm、外側間の距離が90μmとなるように、間隔をおいて互いに並行して延在する長さが2.460mm(電気長が2波長分)の直線部で構成される。第1アンテナ素子21a及び第2アンテナ素子21bは、長さが546μm(電気長が半波長)の辺で囲まれた正方形の放射板と、幅が50μmの配線パターンとで構成されるパッチアンテナとして形成され、それぞれ、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bの長手方向(y軸方向)の中心から1.10mmずれた位置で第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bに接続される。また、4つの変調部(第1変調部20a、第2変調部20b、第3変調部20c及び第4変調部20d)は、3.50mm間隔で配置される。なお、これらのアンテナ21及び共振型電極22の大きさ及びレイアウト、並びに、4つの変調部の間隔は、下層(バッファ層14、電気光学結晶基板12及びベース基板18)の誘電率等から定まる実効誘電率を考慮し、59GHzの無線信号5に共振する値になっている。共振の詳細は、図5A~図8を用いて後述する。 Next, a buffer layer 14 made of SiO 2 is formed over the entire surface of the electro-optic crystal substrate 12, and a position immediately above the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 by photolithography technology on the buffer layer 14. First, the first resonance electrode 22a and the second resonance electrode 22b made of aluminum are prepared, and the antenna 21 made of aluminum is made. The sizes and layout examples of the antenna 21 and the resonant electrode 22 are as shown in FIG. 2, and in this embodiment, the antenna 21 and the resonant electrode 22 are designed to resonate with a radio signal 5 of 59 GHz (millimeter wave) as a target frequency. Yes. That is, the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b have a length of 2 extending in parallel with each other so that the distance between the inner sides is 30 μm and the distance between the outer sides is 90 μm. 460 mm (electric length is 2 wavelengths). The first antenna element 21a and the second antenna element 21b are patch antennas composed of a square radiating plate surrounded by a side having a length of 546 μm (electrical length is a half wavelength) and a wiring pattern having a width of 50 μm. Formed on the first resonance electrode 22a and the second resonance electrode 22b at positions shifted by 1.10 mm from the center in the longitudinal direction (y-axis direction) of the first resonance electrode 22a and the second resonance electrode 22b, respectively. Connected. The four modulation units (first modulation unit 20a, second modulation unit 20b, third modulation unit 20c, and fourth modulation unit 20d) are arranged at an interval of 3.50 mm. The size and layout of the antenna 21 and the resonant electrode 22 and the spacing between the four modulation units are determined by the dielectric constants of the lower layers (buffer layer 14, electro-optic crystal substrate 12 and base substrate 18). In consideration of the dielectric constant, the value resonates with the 59 GHz radio signal 5. Details of the resonance will be described later with reference to FIGS. 5A to 8.
 最後に、アンテナ21、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bが形成されたバッファ層の表面に接着剤16を塗布し、そこに、底面にグランドパターンが施されたベース基板18を、グランドパターンが施されていない面が接着されるように、貼り合わせる。 Finally, the adhesive 16 is applied to the surface of the buffer layer on which the antenna 21, the first resonance type electrode 22a, and the second resonance type electrode 22b are formed, and the base substrate 18 having a ground pattern on the bottom surface is applied thereto. Then, bonding is performed so that the surface on which the ground pattern is not applied is adhered.
 このようにして、本実施の形態における光SSB変調器10が製造される。 In this way, the optical SSB modulator 10 according to the present embodiment is manufactured.
 次に、以上のようにして製造された本実施の形態における光SSB変調器10の動作原理及び特徴的な構成について説明する。 Next, the operation principle and characteristic configuration of the optical SSB modulator 10 according to the present embodiment manufactured as described above will be described.
 図3は、本実施の形態における光SSB変調器10の動作原理を説明する図である。本図には、マッハツェンダー型光導波路30を進行する光波のスペクトル41~44も併せて図示されている。なお、スペクトル41~44を表す軸において、Reが付された軸は実数成分を示し、Imが付された軸は虚数成分を示し、fが付された軸は周波数を示す。 FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the optical SSB modulator 10 in the present embodiment. In this figure, spectra 41 to 44 of light waves traveling through the Mach-Zehnder type optical waveguide 30 are also shown. Of the axes representing the spectra 41 to 44, the axis with Re indicates a real component, the axis with Im indicates an imaginary component, and the axis with f indicates a frequency.
 マッハツェンダー型光導波路30の第1ポート30aから入射された光波は、分波されて第1光導波路31及び第2光導波路32のそれぞれを進行する。 The light wave incident from the first port 30a of the Mach-Zehnder type optical waveguide 30 is demultiplexed and travels through the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32, respectively.
 第1光導波路31及び第2光導波路32のそれぞれを進行する光波は、第1変調部20a~第4変調部20dにおいて、互いに位相がπ/2ずれたタイミングで位相変化量が最大となるように変調を受ける。つまり、第1光導波路31を進行する光波は、第1変調部20a~第4変調部20dにおいて、上方から入射した無線信号5がアンテナ21で受信されて第1共振型電極22aで生じた定在波による変調電界及び第1共振型電極22aに対向して設けられた分極反転構造23により、cos変調を受け、スペクトル41で示される信号成分をもつ光波となった後、湾曲部31aでπ/2の位相分だけ遅延され、その結果、スペクトル42で示される信号成分をもつ光波となる。一方、第2光導波路32を進行する光波は、第1変調部20a~第4変調部20dにおいて、上方から入射した無線信号5がアンテナ21で受信されて第2共振型電極22bで生じた定在波による変調電界及び第2共振型電極22bに対向して設けられた分極反転構造23により、sin変調を受け、スペクトル43で示される信号成分をもつ光波となる。 The light wave traveling through each of the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 has the maximum amount of phase change at the timing when the phases are shifted by π / 2 in the first modulation unit 20a to the fourth modulation unit 20d. Received modulation. That is, the light wave traveling through the first optical waveguide 31 is a constant wave generated by the first resonance type electrode 22a when the first modulation unit 20a to the fourth modulation unit 20d receive the radio signal 5 incident from above by the antenna 21. The modulated electric field due to the standing wave and the polarization reversal structure 23 provided opposite to the first resonance type electrode 22a are subjected to cos modulation to become a light wave having a signal component indicated by the spectrum 41, and then π at the bending portion 31a. Is delayed by a phase of / 2, resulting in a light wave having a signal component indicated by spectrum 42. On the other hand, the light wave traveling through the second optical waveguide 32 is generated by the first resonance unit 20a to the fourth modulation unit 20d when the radio signal 5 incident from above is received by the antenna 21 and generated by the second resonance electrode 22b. The modulated electric field due to the standing wave and the polarization inversion structure 23 provided facing the second resonance electrode 22 b are subjected to sin modulation and become a light wave having a signal component indicated by the spectrum 43.
 その後、第1光導波路31を進行してきた、スペクトル42で示される信号成分をもつ光波と、第2光導波路32を進行してきた、スペクトル43で示される信号成分をもつ光波とは、第1光導波路31及び第2光導波路32の合流箇所で合成され、その結果、片側の側波帯がキャンセルされ、スペクトル44で示される信号成分をもつ光SSB変調信号となって、第2ポート30bから出力される。 Thereafter, the light wave having the signal component indicated by the spectrum 42 traveling through the first optical waveguide 31 and the light wave having the signal component represented by the spectrum 43 traveling through the second optical waveguide 32 are the first light guide. As a result, the sideband on one side is canceled and an optical SSB modulation signal having a signal component indicated by the spectrum 44 is output from the second port 30b. Is done.
 図4は、本実施の形態における光SSB変調器10の第1変調部20a~第4変調部20dのそれぞれを構成するアンテナ電極(アンテナ21と共振型電極22とを合わせたもの)の動作を示す図である。ここでは、4つの変調部(第1変調部20a~第4変調部20d)のうちの一つの変調部を構成するアンテナ電極の動作が示されている。また、無線信号5は、上方から(Z軸の負方向に進行して)光SSB変調器10に入射している。 FIG. 4 shows the operation of the antenna electrodes (a combination of the antenna 21 and the resonant electrode 22) constituting each of the first modulation unit 20a to the fourth modulation unit 20d of the optical SSB modulator 10 in the present embodiment. FIG. Here, the operation of the antenna electrode constituting one of the four modulation units (the first modulation unit 20a to the fourth modulation unit 20d) is shown. The radio signal 5 is incident on the optical SSB modulator 10 from above (traveling in the negative direction of the Z axis).
 この場合、第1アンテナ素子21a及び第2アンテナ素子21bには、図4において、横軸をx軸、縦軸を電圧(V)とするグラフに示されるように、同相の電圧が誘起され、その結果、第1アンテナ素子21aから第2アンテナ素子21bに向かう矢印で示されるように、同一方向(x軸方向)に電流が流れる。これにより、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bに対して、奇対称に給電が行われ、奇モードで選択的に励起される。 In this case, an in-phase voltage is induced in the first antenna element 21a and the second antenna element 21b as shown in the graph in FIG. 4 where the horizontal axis is the x-axis and the vertical axis is the voltage (V), As a result, current flows in the same direction (x-axis direction) as indicated by an arrow from the first antenna element 21a to the second antenna element 21b. As a result, the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b are fed with odd symmetry and selectively excited in the odd mode.
 図5A~図5Dは、本実施の形態における光SSB変調器10の変調部(第1変調部20a~第4変調部20d)を構成する分極反転構造23によるcos変調及びsin変調の原理を説明するための図である。 5A to 5D illustrate the principles of cos modulation and sin modulation by the polarization inversion structure 23 that constitutes the modulation units (first modulation unit 20a to fourth modulation unit 20d) of the optical SSB modulator 10 according to the present embodiment. It is a figure for doing.
 図5Aは、時刻t=t0において、第1変調部20aの第1共振型電極22aの中心(y軸方向の中心)に位置する光波が第1共振型電極22a上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。図5Aの(a)は、電気光学結晶基板12に分極反転構造23が設けられていない場合に、時刻t=t0において第1変調部20aの第1共振型電極22aの中心に位置する光波が見る変調電界の分布を示す。本実施の形態では、図5Aの(b)に示されるように、第1変調部20aの第1共振型電極22a上に立つ2波長分の定在波のうちの先の一波長分(y軸上の負の領域)に対向する電気光学結晶基板12中の領域に分極反転構造23が設けられている。よって、第1共振型電極22a上に立つ2波長分の定在波のうちの先の一波長分の位相が反転され、時刻t=t0において第1変調部20aの第1共振型電極22aの中心に位置する光波が見る変調電界は、図5Aの(c)に示されるように、変調の極性が揃った分布となる。これによって、第1光導波路31を進行する光波が進行する際に逆の符号をもつ変調電界中を進行することによって累積的な変調成分がキャンセルされてしまう走行時間効果が補償され、第1光導波路31を進行する光波は、累積的な変調作用を受ける。 FIG. 5A shows the determination of two wavelengths at which the light wave positioned at the center (center in the y-axis direction) of the first resonance electrode 22a of the first modulator 20a stands on the first resonance electrode 22a at time t = t0. It is a figure explaining the electric field distribution which sees the modulation electric field by a standing wave. FIG. 5A shows that when the electro-optic crystal substrate 12 is not provided with the domain-inverted structure 23, the light wave positioned at the center of the first resonance electrode 22a of the first modulation unit 20a at time t = t0. The distribution of the modulation electric field to be seen is shown. In the present embodiment, as shown in FIG. 5A (b), one wavelength (y) of the standing wave of two wavelengths standing on the first resonance type electrode 22a of the first modulation unit 20a. A domain-inverted structure 23 is provided in a region in the electro-optic crystal substrate 12 opposite to the negative region on the axis. Therefore, the phase of the previous one of the standing waves of two wavelengths standing on the first resonance type electrode 22a is inverted, and at time t = t0, the first resonance type electrode 22a of the first modulation unit 20a The modulation electric field seen by the light wave located at the center has a distribution in which the polarity of the modulation is uniform, as shown in FIG. 5A (c). As a result, the traveling time effect that the cumulative modulation component is canceled by traveling in the modulation electric field having the opposite sign when the light wave traveling in the first optical waveguide 31 travels is compensated, and the first light The light wave traveling through the waveguide 31 undergoes a cumulative modulation action.
 図5Bは、時刻t=t0+T/4において、第1変調部20aの第2共振型電極22bの中心(y軸方向の中心)に位置する光波が第2共振型電極22b上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。図5Bの(a)は、電気光学結晶基板12に分極反転構造23が設けられていない場合に、時刻t=t0+T/4において第1変調部20aの第2共振型電極22bの中心に位置する光波が見る変調電界の分布を示す。本実施の形態では、図5Bの(b)に示されるように、第1変調部20aの第2共振型電極22b上に立つ2波長分の定在波のうちの最初の1/4波長及び最後の1/4波長に対向する電気光学結晶基板12中の領域に分極反転構造23が設けられている。よって、第2共振型電極22b上に立つ2波長分の定在波のうちの最初の1/4波長及び最後の1/4波長の位相が反転され、時刻t0+T/4において第1変調部20aの第2共振型電極22bの中心に位置する光波が見る変調電界は、図5Bの(c)に示されるように、変調の極性が揃った分布となる。これによって、第2光導波路32を進行する光波は、走行時間効果が補償され、累積的な変調作用を受ける。 FIG. 5B shows two wavelengths corresponding to the light wave positioned at the center (center in the y-axis direction) of the second resonance electrode 22b of the first modulator 20a on the second resonance electrode 22b at time t = t0 + T / 4. It is a figure explaining the electric field distribution which sees the modulation electric field by standing wave of. FIG. 5B (a) is located at the center of the second resonance type electrode 22b of the first modulation unit 20a at time t = t0 + T / 4 when the domain-inverted structure 23 is not provided on the electro-optic crystal substrate 12. The distribution of the modulated electric field seen by the light wave is shown. In the present embodiment, as shown in FIG. 5B (b), the first quarter wavelength of the standing waves for two wavelengths standing on the second resonance electrode 22b of the first modulation section 20a and A domain-inverted structure 23 is provided in a region in the electro-optic crystal substrate 12 facing the last quarter wavelength. Therefore, the phases of the first quarter wavelength and the last quarter wavelength of the standing waves for two wavelengths standing on the second resonance electrode 22b are inverted, and the first modulation unit 20a is performed at time t0 + T / 4. The modulation electric field seen by the light wave located at the center of the second resonance electrode 22b has a distribution in which the polarity of the modulation is uniform, as shown in FIG. 5B (c). Thereby, the light wave traveling in the second optical waveguide 32 is compensated for the travel time effect and is subjected to a cumulative modulation action.
 図5Cは、時刻t=t0において、第2変調部20bの第1共振型電極22aの中心(y軸方向の中心)に位置する光波が第1共振型電極22a上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。図5Cの(a)は、電気光学結晶基板12に分極反転構造23が設けられていない場合に、時刻t=t0において第2変調部20bの第1共振型電極22aの中心に位置する光波が見る変調電界の分布を示す。本実施の形態では、図5Cの(b)に示されるように、第2変調部20bの第1共振型電極22a上に立つ2波長分の定在波のうちの後の一波長分(y軸上の正の領域)に対向する電気光学結晶基板12中の領域に分極反転構造23が設けられている。よって、第1共振型電極22a上に立つ2波長分の定在波のうちの後の一波長分の位相が反転され、時刻t=t0において第2変調部20bの第1共振型電極22aの中心に位置する光波が見る変調電界は、図5Cの(c)に示されるように、変調の極性が揃った分布となる。これによって、第1光導波路31を進行する光波は、走行時間効果が補償され、累積的な変調作用を受ける。 In FIG. 5C, at time t = t0, the light wave positioned at the center of the first resonance type electrode 22a (the center in the y-axis direction) of the second modulation unit 20b is determined for two wavelengths on the first resonance type electrode 22a. It is a figure explaining the electric field distribution which sees the modulation electric field by a standing wave. FIG. 5C shows a case where a light wave located at the center of the first resonance type electrode 22a of the second modulation unit 20b at time t = t0 when the polarization inverting structure 23 is not provided on the electro-optic crystal substrate 12. The distribution of the modulation electric field to be seen is shown. In the present embodiment, as shown in (b) of FIG. 5C, one wavelength (y) after the standing wave of two wavelengths standing on the first resonance type electrode 22a of the second modulation unit 20b. A domain-inverted structure 23 is provided in a region in the electro-optic crystal substrate 12 facing the positive region on the axis. Therefore, the phase of the subsequent one of the two standing waves standing on the first resonance electrode 22a is inverted, and the time of the first resonance electrode 22a of the second modulation unit 20b at the time t = t0 is reversed. The modulation electric field seen by the light wave located at the center has a distribution in which the polarity of the modulation is uniform, as shown in FIG. 5C (c). Thus, the light wave traveling through the first optical waveguide 31 is compensated for the travel time effect and is subjected to a cumulative modulation action.
 図5Dは、時刻t=t0+T/4において、第2変調部20bの第2共振型電極22bの中心(y軸方向の中心)に位置する光波が第2共振型電極22b上に立つ2波長分の定在波による変調電界を見る電界分布を説明する図である。図5Dの(a)は、電気光学結晶基板12に分極反転構造23が設けられていない場合に、時刻t=t0+T/4において第2変調部20bの第2共振型電極22bの中心に位置する光波が見る変調電界の分布を示す。本実施の形態では、図5Dの(b)に示されるように、第2変調部20bの第2共振型電極22b上に立つ2波長分の定在波のうちの2つ目の1/4波長及び3つ目の1/4波長に対向する電気光学結晶基板12中の領域に分極反転構造23が設けられている。よって、第2共振型電極22b上に立つ2波長分の定在波のうちの2つ目の1/4波長及び3つ目の1/4波長の位相が反転され、時刻t0+T/4において第2変調部20bの第2共振型電極22bの中心に位置する光波が見る変調電界は、図5Dの(c)に示されるように、変調の極性が揃った分布となる。これによって、第2光導波路32を進行する光波は、走行時間効果が補償され、累積的な変調作用を受ける。 FIG. 5D shows two wavelengths for a light wave positioned at the center (the center in the y-axis direction) of the second resonance electrode 22b of the second modulator 20b on the second resonance electrode 22b at time t = t0 + T / 4. It is a figure explaining the electric field distribution which sees the modulation electric field by standing wave of. FIG. 5D shows a case where the electro-optic crystal substrate 12 is not provided with the domain-inverted structure 23 and is located at the center of the second resonance type electrode 22b of the second modulation unit 20b at time t = t0 + T / 4. The distribution of the modulated electric field seen by the light wave is shown. In the present embodiment, as shown in FIG. 5D (b), the second quarter of the standing wave for two wavelengths standing on the second resonance electrode 22b of the second modulation unit 20b. A domain-inverted structure 23 is provided in a region in the electro-optic crystal substrate 12 facing the wavelength and the third quarter wavelength. Therefore, the phase of the second quarter wavelength and the third quarter wavelength of the standing wave for two wavelengths standing on the second resonance electrode 22b is inverted, and the second quarter wavelength and the third quarter wavelength are inverted at time t0 + T / 4. The modulation electric field seen by the light wave located at the center of the second resonance electrode 22b of the two modulation section 20b has a distribution in which the polarity of the modulation is uniform, as shown in FIG. 5D (c). Thereby, the light wave traveling in the second optical waveguide 32 is compensated for the travel time effect and is subjected to a cumulative modulation action.
 なお、第3変調部20cの分極反転構造23は、第1変調部20aの分極反転構造23と同じ構造であり、第4変調部20dの分極反転構造23は、第2変調部20bの分極反転構造23と同じ構造である。 The polarization inversion structure 23 of the third modulation unit 20c is the same structure as the polarization inversion structure 23 of the first modulation unit 20a, and the polarization inversion structure 23 of the fourth modulation unit 20d is the polarization inversion of the second modulation unit 20b. The structure is the same as the structure 23.
 このように、本実施の形態における光SSB変調器10の4つの変調部(第1変調部20a~第4変調部20d)では、1/4周期ずれたタイミングで位相変化量が最大となるように、第1光導波路31及び第2光導波路32に対して分極反転が施されているので、第1光導波路31及び第2光導波路32を進行する光波に対して、それぞれ、cos変調及びsin変調が等価的に与えられる。 As described above, in the four modulation units (first modulation unit 20a to fourth modulation unit 20d) of the optical SSB modulator 10 according to the present embodiment, the phase change amount is maximized at a timing shifted by a quarter cycle. In addition, since polarization inversion is applied to the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32, cos modulation and sin are applied to the light waves traveling through the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32, respectively. Modulation is given equivalently.
 図6は、本実施の形態における光SSB変調器10のアンテナ21の共振特性を示す図である。ここでは、電磁界シミュレータ(HFSS(Ansoft Corporationの登録商標))を用いて、上述したサイズのアンテナ21の片側の素子(第1アンテナ素子21a又は第2アンテナ素子21b)を対象とした共振特性(反射係数)を解析した結果が示されている。横軸は周波数であり、縦軸は解析で得られた反射係数S11である。本図から分かるように、上述したサイズのアンテナ21は、59GHzで共振する。 FIG. 6 is a diagram illustrating the resonance characteristics of the antenna 21 of the optical SSB modulator 10 according to the present embodiment. Here, using an electromagnetic field simulator (HFSS (registered trademark of Ansoft Corporation)), resonance characteristics (first antenna element 21a or second antenna element 21b) on one side of the antenna 21 having the above-described size ( The result of analyzing the reflection coefficient) is shown. The horizontal axis is frequency and the vertical axis represents the reflection coefficient S 11 obtained by the analysis. As can be seen from the figure, the antenna 21 having the above-described size resonates at 59 GHz.
 図7は、本実施の形態における光SSB変調器10の共振型電極22の給電位置を変化させたときの給電点での反射係数を説明する図である。図7の(a)は、給電位置を説明する図である。図7の(b)は、上記電磁界シミュレータを用いて、給電位置を変えたときの給電点における反射係数を解析した結果を示す図である。横軸は周波数であり、縦軸は解析で得られた反射係数S11である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the reflection coefficient at the feeding point when the feeding position of the resonant electrode 22 of the optical SSB modulator 10 in the present embodiment is changed. (A) of FIG. 7 is a figure explaining an electric power feeding position. (B) of FIG. 7 is a figure which shows the result of having analyzed the reflection coefficient in the feeding point when changing a feeding position using the said electromagnetic field simulator. The horizontal axis is frequency and the vertical axis represents the reflection coefficient S 11 obtained by the analysis.
 本解析では、図7の(a)に示されるように、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bの給電位置として、長手方向(y軸方向)の中心から左側(y軸の負方向)にずれた距離Δyを変えている。図7の(b)に示されるように、Δy=1.10mmのときに、反射係数S11が最小となった。このΔy=1.10mmで示される給電点は、アンテナ21と共振型電極22とがインピーダンス整合する(本実施の形態では、共振型電極22の入力インピーダンスが50Ωとなる)複数の接続点のうち、共振型電極22の左側の端部(第1ポート30aに近い端部)に最も近い接続点である。なお、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bの給電位置として、長手方向の中心から右側(y軸の正方向)にずれた距離(-Δy)を変えた場合についても、同様の結果が得られる。つまり、上記複数の接続点のうち、共振型電極22の右側の端部(第2ポート30bに近い端部)に最も近い接続点を給電位置とした場合にも、反射係数S11が最小となる。 In this analysis, as shown in FIG. 7A, the feeding position of the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b is set to the left side (y axis negative) from the center in the longitudinal direction (y axis direction). The distance Δy shifted in the direction) is changed. As shown in FIG. 7 (b), when [Delta] y = 1.10 mm, the reflection coefficient S 11 is minimized. The feeding point indicated by Δy = 1.10 mm is the impedance matching between the antenna 21 and the resonant electrode 22 (in this embodiment, the input impedance of the resonant electrode 22 is 50Ω). The connection point closest to the left end of the resonance electrode 22 (the end close to the first port 30a). The same applies to the case where the distance (−Δy) shifted from the center in the longitudinal direction to the right side (positive direction of the y-axis) is changed as the feeding position of the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b. Results are obtained. That is, the one of the plurality of connection points, right end portion even when the nearest connection point (end closer to the second port 30b) and the feeding position, the reflection coefficient S 11 of the resonant electrode 22 is minimized Become.
 この解析結果から、第1アンテナ素子21a及び第2アンテナ素子21bはそれぞれ第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bとインピーダンス整合する複数の接続点のうち第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bの端部に最も近い接続点で接続されて整合されるので、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bで不要な共振が生じることが抑制されるともに第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bで強い変調電界が生じ、出力される光SSB変調信号に不要な側波帯が残留してしまうことが抑制される。 From the analysis results, the first antenna element 21a and the second antenna element 21b are connected to the first resonance electrode 22a and the second resonance element 22b, respectively, out of a plurality of connection points that are impedance matched with the first resonance electrode 22a and the second resonance electrode 22b. Since it is connected and matched at the connection point closest to the end of the resonance type electrode 22b, unnecessary resonance is suppressed from occurring in the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b, and the first resonance type is obtained. A strong modulation electric field is generated in the electrode 22a and the second resonance electrode 22b, and unnecessary sidebands are prevented from remaining in the output optical SSB modulation signal.
 図8は、本実施の形態における光SSB変調器10のアンテナ電極(アンテナ21と共振型電極22とを合わせたもの)の電界についての解析結果を示す図である。横軸は共振型電極22における位置を示し、縦軸は、その位置における共振型電極22での電界の増倍率、つまり、アンテナ21に誘起されたx軸方向における入射電界Eに対する共振型電極22で生じた定在波によるz軸方向の電界Eの比(E/E)を示している。 FIG. 8 is a diagram illustrating an analysis result of the electric field of the antenna electrode (a combination of the antenna 21 and the resonance electrode 22) of the optical SSB modulator 10 in the present embodiment. The horizontal axis indicates the position at the resonant electrode 22, and the vertical axis indicates the multiplication factor of the electric field at the resonant electrode 22 at that position, that is, the resonant electrode with respect to the incident electric field E 0 in the x-axis direction induced by the antenna 21. 22 shows the ratio (E z / E 0 ) of the electric field E z in the z-axis direction due to the standing wave generated at 22.
 本図から分かるように、入射電界の約130倍もの極めて強い電界で、かつ、cos波形及びsin波形に近い歪の少ない電界が共振型電極22で生じている。このように、本実施の形態における光SSB変調器10のアンテナ電極の構造により、第1共振型電極及び第2共振型電極の一方だけに対して変調信号を供給する従来技術と異なり、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bの両方に対して変調信号が供給されて第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bにおいて定在波共振が生じ、極めて強くて、かつ、歪の少ない変調電界が発生するので、第1光導波路31及び第2光導波路32を進行する光波に対して歪の少ないcos変調及びsin変調が施され、従来技術よりも不要な側波帯が抑圧された光SSB変調信号が生成される。 As can be seen from the figure, an electric field having an extremely strong electric field of about 130 times the incident electric field and a small distortion close to the cos waveform and the sin waveform is generated in the resonant electrode 22. As described above, the structure of the antenna electrode of the optical SSB modulator 10 in the present embodiment differs from the prior art in which the modulation signal is supplied to only one of the first resonance type electrode and the second resonance type electrode. A modulation signal is supplied to both the resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b, and standing wave resonance occurs in the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b. Therefore, cos modulation and sin modulation with less distortion are applied to the light waves traveling through the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32, and unnecessary sidebands are suppressed compared to the prior art. An optical SSB modulated signal is generated.
 図9は、本実施の形態における光SSB変調器10の動作を確認するための実験装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an experimental apparatus for confirming the operation of the optical SSB modulator 10 in the present embodiment.
 光SSB変調器10の第1ポート30aには、搬送波として、レーザー素子50から出射された1.5~1.6μmの波長のレーザーが、レンズ51で集光された後に、入射される。 A laser having a wavelength of 1.5 to 1.6 μm emitted from the laser element 50 as a carrier wave is incident on the first port 30a of the optical SSB modulator 10 after being condensed by the lens 51.
 また、光SSB変調器10のアンテナに向けて、変調信号として、発振器60から出力された約60GHzの無線信号が増幅器61で増幅された後に、ホーンアンテナ62を介して、供給される。 Further, a radio signal of about 60 GHz output from the oscillator 60 is amplified by the amplifier 61 as a modulation signal toward the antenna of the optical SSB modulator 10 and then supplied through the horn antenna 62.
 光SSB変調器10の第2ポート30bから出力される光波(光SSB変調信号)は、レンズ52で集光された後に、光ファイバー53を介して光スペクトラムアナライザ55に入力され、周波数分析される。 The light wave (optical SSB modulation signal) output from the second port 30 b of the optical SSB modulator 10 is collected by the lens 52 and then input to the optical spectrum analyzer 55 via the optical fiber 53 and subjected to frequency analysis.
 図10は、図9に示される実験装置による実験結果を示す図である。ここでは、図9における光スペクトラムアナライザ55で得られたスペクトラムの例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an experimental result by the experimental apparatus shown in FIG. Here, it is a figure which shows the example of the spectrum obtained with the optical spectrum analyzer 55 in FIG.
 図10の(a)は、光波(つまり、搬送波)として1534nmの波長のレーザーを用いてLSB(下側側波帯)を抑圧した光SSB変調信号を生成した場合におけるスペクトルが示されている。USB(上側側波帯)については、搬送波のピークよりも49.28dB低い値でピークが観測され、一方、LSB(下側側波帯)については、ほとんど観測されておらず、強く抑圧されていることが分かる。 (A) of FIG. 10 shows a spectrum when an optical SSB modulation signal in which LSB (lower sideband) is suppressed is generated using a laser having a wavelength of 1534 nm as a light wave (that is, a carrier wave). For USB (upper sideband), a peak is observed at a value 49.28 dB lower than the peak of the carrier wave, while LSB (lower sideband) is hardly observed and strongly suppressed. I understand that.
 図10の(b)は、光波(つまり、搬送波)として1565.5nmの波長のレーザーが用いてUSB(上側側波帯)を抑圧した光SSB変調信号を生成した場合におけるスペクトルが示されている。LSB(下側側波帯)については、搬送波のピークよりも49.50dB低い値でピークが観測され、一方、USB(上側側波帯)については、ほとんど観測されておらず、強く抑圧されていることが分かる。 FIG. 10B shows a spectrum when an optical SSB modulation signal in which USB (upper sideband) is suppressed is generated by using a laser having a wavelength of 1565.5 nm as a light wave (that is, a carrier wave). . As for the LSB (lower sideband), a peak is observed at a value 49.50 dB lower than the peak of the carrier wave, while the USB (upper sideband) is hardly observed and strongly suppressed. I understand that.
 図11は、図10におけるUSB(上側側波帯)を復調して得られた実験結果としての無線信号の周波数依存性(丸印のプロット)を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the frequency dependence (circled plot) of the radio signal as an experimental result obtained by demodulating the USB (upper sideband) in FIG.
 以上の実験結果から分かるように、本実施の形態における光SSB変調器10によれば、無線信号によって光波が変調され、不要な側波帯が抑圧された光SSB変調信号が生成される。 As can be seen from the above experimental results, according to the optical SSB modulator 10 in the present embodiment, the optical wave is modulated by the radio signal, and an optical SSB modulated signal in which unnecessary sidebands are suppressed is generated.
 以上、本発明の光SSB変調器について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。 The optical SSB modulator of the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. Without departing from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in the present embodiment, and other forms constructed by combining some components in the embodiment are also within the scope of the present invention. Contained within.
 例えば、上記実施の形態では、光SSB変調器10に、4つの変調部(第1変調部20a、第2変調部20b、第3変調部20c及び第4変調部20d)が設けられたが、1つの変調部だけが設けられてもよい。1つの変調部だけが設けられる場合であっても、上述した特徴的な構造を有するアンテナ電極によって、第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bの両方に対して変調信号が供給されて第1共振型電極22a及び第2共振型電極22bにおいて定在波共振が生じ、極めて強くて、かつ、歪の少ない変調電界が発生するので、第1光導波路31及び第2光導波路32を進行する光波に対して歪の少ないcos変調及びsin変調が施され、従来技術よりも不要な側波帯が抑圧された光SSB変調信号が生成される。そして、1つの変調部だけが設けられた光SSB変調器は、複数の変調部が設けられた光SSB変調器に比べ、無線信号の入射方向についての指向性が緩和される。 For example, in the above embodiment, the optical SSB modulator 10 is provided with four modulation units (the first modulation unit 20a, the second modulation unit 20b, the third modulation unit 20c, and the fourth modulation unit 20d). Only one modulation unit may be provided. Even when only one modulation unit is provided, the modulation signal is supplied to both the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b by the antenna electrode having the characteristic structure described above. Standing wave resonance occurs in the first resonance type electrode 22a and the second resonance type electrode 22b, and a very strong and less distorted modulation electric field is generated, so that the first and second optical waveguides 31 and 32 travel. Cos modulation and sin modulation with less distortion are applied to the light wave to be generated, and an optical SSB modulation signal in which unnecessary sidebands are suppressed as compared with the prior art is generated. In addition, the optical SSB modulator provided with only one modulation unit has less directivity in the incident direction of the radio signal than the optical SSB modulator provided with a plurality of modulation units.
 また、上記実施の形態では、光SSB変調器10のアンテナ21は、パッチアンテナであったが、これに限られず、他のタイプの平面アンテナ、例えば、ダイポールアンテナ等であってもよい。 In the above embodiment, the antenna 21 of the optical SSB modulator 10 is a patch antenna, but is not limited thereto, and may be another type of planar antenna such as a dipole antenna.
 また、上記実施の形態では、光SSB変調器10のアンテナ21及び共振型電極22は、59GHzの無線信号5を対象とするサイズ及びレイアウト例が示されたが、本形態における光SSB変調器10は、少なくとも10GHz~60GHzで動作することが確認されている。原理的には、上記実施の形態における光SSB変調器10は、300MHz~300GHzの無線信号を対象とした場合であっても動作し、上記実施の形態と同様の効果を発揮し得る。 In the above embodiment, the antenna 21 and the resonant electrode 22 of the optical SSB modulator 10 are shown in the size and layout examples for the 59 GHz radio signal 5, but the optical SSB modulator 10 in the present embodiment. Has been confirmed to operate at least from 10 GHz to 60 GHz. In principle, the optical SSB modulator 10 in the above embodiment operates even when a wireless signal of 300 MHz to 300 GHz is targeted, and can exhibit the same effects as in the above embodiment.
 また、上記実施の形態では、第1光導波路31及び第2光導波路32にπ/2の位相差に相当する光路差(光バイアス)を与えるために、第1光導波路31に湾曲部31aが設けられたが、これに代えて、第2光導波路32に同様の湾曲部が設けられてもよい。 In the above embodiment, the first optical waveguide 31 has the curved portion 31a in order to give the first optical waveguide 31 and the second optical waveguide 32 an optical path difference (optical bias) corresponding to a phase difference of π / 2. However, instead of this, the second optical waveguide 32 may be provided with a similar curved portion.
 本発明に係る光SSB変調器は、小型で、かつ、無給電で動作する無線-光信号変換デバイスとして、例えば、ミリ波無線を光信号に変換して伝送するRoF方式の伝送システムにおける変調器として、利用できる。 An optical SSB modulator according to the present invention is a modulator in a RoF transmission system that converts a millimeter-wave radio into an optical signal and transmits the optical signal as a small-sized wireless-to-optical signal conversion device that operates without power supply. As available.
  5 無線信号
 10 光SSB変調器
 12 電気光学結晶基板
 14 バッファ層
 16 接着剤
 18 ベース基板
 20a~20d 変調部
 21 アンテナ
 21a 第1アンテナ素子
 21b 第2アンテナ素子
 22 共振型電極
 22a 第1共振型電極
 22b 第2共振型電極
 23 分極反転構造
 30 マッハツェンダー型光導波路
 30a 第1ポート
 30b 第2ポート
 31 第1光導波路
 31a 湾曲部
 32 第2光導波路
 50 レーザー素子
 51、52 レンズ
 53 光ファイバー
 55 光スペクトラムアナライザ
 60 発振器
 61 増幅器
 62 ホーンアンテナ
5 Radio signal 10 Optical SSB modulator 12 Electro-optic crystal substrate 14 Buffer layer 16 Adhesive 18 Base substrate 20a to 20d Modulator 21 Antenna 21a First antenna element 21b Second antenna element 22 Resonance type electrode 22a First resonance type electrode 22b 2nd resonance type electrode 23 Polarization inversion structure 30 Mach-Zehnder type optical waveguide 30a 1st port 30b 2nd port 31 1st optical waveguide 31a Bending part 32 2nd optical waveguide 50 Laser element 51, 52 Lens 53 Optical fiber 55 Optical spectrum analyzer 60 Oscillator 61 Amplifier 62 Horn antenna

Claims (5)

  1.  光波を無線信号で変調することによりSSB(Single Side Band)変調された光信号を出力する光SSB変調器であって、
     誘電性材料からなる電気光学結晶基板と、
     前記電気光学結晶基板に形成され、第1光導波路及び第2光導波路を有するマッハツェンダー型光導波路と、
     前記無線信号を受信するアンテナと、
     前記アンテナに接続され、前記第1光導波路及び前記第2光導波路のそれぞれに沿って設けられた第1共振型電極及び第2共振型電極とを備え、
     前記電気光学結晶基板には、前記第1光導波路を進行する光波に対してcos変調を与えるように前記第1共振型電極に対向する領域の一部に分極反転構造が形成され、かつ、前記第2光導波路を進行する光波に対してsin変調を与えるように前記第2共振型電極に対向する領域の一部に分極反転構造が形成され、
     前記第1光導波路及び前記第2光導波路の一方の光路は、他方の光路よりも、前記光波におけるπ/2の位相差に相当する長さだけ長い
     光SSB変調器。
    An optical SSB modulator that outputs an optical signal that is SSB (Single Side Band) modulated by modulating an optical wave with a radio signal,
    An electro-optic crystal substrate made of a dielectric material;
    A Mach-Zehnder type optical waveguide formed on the electro-optic crystal substrate and having a first optical waveguide and a second optical waveguide;
    An antenna for receiving the radio signal;
    A first resonant electrode and a second resonant electrode connected to the antenna and provided along each of the first optical waveguide and the second optical waveguide;
    In the electro-optic crystal substrate, a polarization inversion structure is formed in a part of a region facing the first resonance type electrode so as to give cos modulation to the light wave traveling in the first optical waveguide, and A domain-inverted structure is formed in a part of the region facing the second resonant electrode so as to apply sin modulation to the light wave traveling through the second optical waveguide,
    An optical SSB modulator in which one optical path of the first optical waveguide and the second optical waveguide is longer than the other optical path by a length corresponding to a phase difference of π / 2 in the light wave.
  2.  前記第1光導波路及び前記第2光導波路は、互いに並行して延在するように前記電気光学結晶基板上に形成され、
     前記第1共振型電極及び前記第2共振型電極は、それぞれ前記第1光導波路及び前記第2光導波路に沿って、互いに並行して延在するように前記電気光学結晶基板上に設けられ、
     前記アンテナは、前記電気光学結晶基板上に設けられ、前記第1共振型電極に直交するように接続される第1アンテナ素子、及び、前記第2共振型電極に直交するように接続される第2アンテナ素子を有し、
     前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子とは、前記電気光学結晶基板上において、前記第1共振型電極及び前記第2共振型電極に対して、対称の位置に設けられている
     請求項1記載の光SSB変調器。
    The first optical waveguide and the second optical waveguide are formed on the electro-optic crystal substrate so as to extend in parallel with each other,
    The first resonant electrode and the second resonant electrode are provided on the electro-optic crystal substrate so as to extend in parallel with each other along the first optical waveguide and the second optical waveguide, respectively.
    A first antenna element provided on the electro-optic crystal substrate and connected to be orthogonal to the first resonant electrode; and a first antenna element connected to be orthogonal to the second resonant electrode. Having two antenna elements,
    2. The first antenna element and the second antenna element are provided on the electro-optic crystal substrate at positions symmetrical with respect to the first resonance electrode and the second resonance electrode. The optical SSB modulator described.
  3.  前記第1アンテナ素子が前記第1共振型電極と接続される接続点は、前記第1共振型電極における、前記第1アンテナ素子と前記第1共振型電極とがインピーダンス整合する複数の接続点のうち、前記第1共振型電極の端部に最も近い接続点であり、
     前記第2アンテナ素子が前記第2共振型電極と接続される接続点は、前記第2共振型電極における、前記第2アンテナ素子と前記第2共振型電極とがインピーダンス整合する複数の接続点のうち、前記第2共振型電極の端部に最も近い接続点である
     請求項2記載の光SSB変調器。
    The connection point at which the first antenna element is connected to the first resonance type electrode is a plurality of connection points of the first resonance type electrode at which the first antenna element and the first resonance type electrode are impedance matched. Of these, the connection point closest to the end of the first resonant electrode,
    The connection point at which the second antenna element is connected to the second resonance electrode is a plurality of connection points in the second resonance electrode at which the second antenna element and the second resonance electrode are impedance matched. 3. The optical SSB modulator according to claim 2, wherein the connection point is closest to an end of the second resonant electrode.
  4.  前記アンテナ、前記第1共振型電極、前記第2共振型電極及び前記分極反転構造を一組の変調部とした場合に、前記第1光導波路及び前記第2光導波路に沿う複数の箇所のそれぞれに、前記変調部が設けられている
     請求項1~3のいずれか1項に記載の光SSB変調器。
    When the antenna, the first resonance electrode, the second resonance electrode, and the domain-inverted structure are used as a pair of modulators, each of a plurality of locations along the first optical waveguide and the second optical waveguide The optical SSB modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the modulator is provided.
  5.  前記変調部は、前記光波が進行する方向に沿って並ぶ第1変調部、第2変調部、第3変調部及び第4変調部を、この並び順で、含み、
     前記第1変調部及び前記第3変調部を構成する前記分極反転構造は、同一の第1分極反転構造を有し、
     前記第2変調部及び前記第4変調部を構成する前記分極反転構造は、前記第1分極反転構造とは異なる、同一の第2分極反転構造を有する
     請求項1~4のいずれか1項に記載の光SSB変調器。
    The modulation unit includes a first modulation unit, a second modulation unit, a third modulation unit, and a fourth modulation unit arranged in the arrangement order along the direction in which the light wave travels,
    The polarization inversion structures constituting the first modulation unit and the third modulation unit have the same first polarization inversion structure,
    The polarization inversion structure constituting the second modulation unit and the fourth modulation unit has the same second polarization inversion structure different from the first polarization inversion structure. The optical SSB modulator described.
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