JPH0157890B2 - - Google Patents
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- JPH0157890B2 JPH0157890B2 JP7123983A JP7123983A JPH0157890B2 JP H0157890 B2 JPH0157890 B2 JP H0157890B2 JP 7123983 A JP7123983 A JP 7123983A JP 7123983 A JP7123983 A JP 7123983A JP H0157890 B2 JPH0157890 B2 JP H0157890B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- interference type
- type optical
- waveguide body
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/21—Devices 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
- G02F1/225—Devices 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光変調装置に関するものであつて、
詳しくは、分岐干渉形光導波路体を通過する光を
強度変調するように構成された光変調装置の改良
に関するものであり、光源の出力変動、伝送体自
体の特性変化、光の伝送損失などを簡単な構成で
補償できる装置を提供するものである。
詳しくは、分岐干渉形光導波路体を通過する光を
強度変調するように構成された光変調装置の改良
に関するものであり、光源の出力変動、伝送体自
体の特性変化、光の伝送損失などを簡単な構成で
補償できる装置を提供するものである。
ニオブ酸リチウム（LiNbO0）のような電気光
学材料よりなる基板にチタンTiなどの金属不純
物を熱拡散することにより基板よりも屈折率の高
い光導波路が形成され、電気光学効果の効率の極
めて高い光導波路体が得られる。このような光導
波路に電界を加えると、光導波路を通過する光は
電気光学効果により強度変調される。
学材料よりなる基板にチタンTiなどの金属不純
物を熱拡散することにより基板よりも屈折率の高
い光導波路が形成され、電気光学効果の効率の極
めて高い光導波路体が得られる。このような光導
波路に電界を加えると、光導波路を通過する光は
電気光学効果により強度変調される。
このような光導波路体の一種に、第１図に示す
ような分岐干渉形光導波路体がある。
ような分岐干渉形光導波路体がある。
第１図において、１０は基板、２０は光導波
路、３０は電極、４０は信号源である。
路、３０は電極、４０は信号源である。
基板１０は電気光学効果を有するニオブ酸リチ
ウム（LiNbO0）のような電気光学材料で構成さ
れている。光導波路２０は基板１０にチタン
（Ti）のような金属不純物を熱拡散することによ
り線状に形成され基板１０よりも高い屈折率を有
するものであり、Ｙ字形の分岐部２１、互いに平
行な位相推移部２２及びＹ字形の結合部２３が連
続的に一体化されている。電極３０は光導波路２
０を通過する光を強度変調するために光導波路２
０に電界を印加するものであり、位相推移部２２
を挟むようにして第１の電極３１及び第２の電極
３２が基板１０上に設けられている。信号源４０
は電界を供給するものであり、第１の電極３１と
第２の電極３２との間に接続されている。なお、
光導波路２０のＹ字形の分岐部２１の端部にはレ
ーザダイオードなどの光源からの光を伝送するた
めの光フアイバーが接続され、Ｙ字形の結合部２
３の端部には強度変調された光をフオトトランジ
スタなどの受光素子に伝送するための光フアイバ
ーが接続されるが図示しない。
ウム（LiNbO0）のような電気光学材料で構成さ
れている。光導波路２０は基板１０にチタン
（Ti）のような金属不純物を熱拡散することによ
り線状に形成され基板１０よりも高い屈折率を有
するものであり、Ｙ字形の分岐部２１、互いに平
行な位相推移部２２及びＹ字形の結合部２３が連
続的に一体化されている。電極３０は光導波路２
０を通過する光を強度変調するために光導波路２
０に電界を印加するものであり、位相推移部２２
を挟むようにして第１の電極３１及び第２の電極
３２が基板１０上に設けられている。信号源４０
は電界を供給するものであり、第１の電極３１と
第２の電極３２との間に接続されている。なお、
光導波路２０のＹ字形の分岐部２１の端部にはレ
ーザダイオードなどの光源からの光を伝送するた
めの光フアイバーが接続され、Ｙ字形の結合部２
３の端部には強度変調された光をフオトトランジ
スタなどの受光素子に伝送するための光フアイバ
ーが接続されるが図示しない。
このような構成において、光導波路２０のＹ字
形の分岐部２１の端部に光源からの光が加えらる
と、光は分岐部２１で２分割されて位相推移部２
２に伝送される。位相推移部２２では２分割され
た光の間に電極３０を介して加えられる信号源４
０の出力の大きさに応じた位相差が与えられる。
そして、位相差を有するこれら光は結合部２３で
再び結合される。これにより、結合部２３の端部
から強度変調された光が送出されることになる。
ここで、位相推移部２２にλ／４の位相差を与え
て強度変調された光を結合部２３から受光素子に
加えることにより電極３０を介して加えられる信
号源４０の出力の大きさに応じた電気信号を得る
ことができる。
形の分岐部２１の端部に光源からの光が加えらる
と、光は分岐部２１で２分割されて位相推移部２
２に伝送される。位相推移部２２では２分割され
た光の間に電極３０を介して加えられる信号源４
０の出力の大きさに応じた位相差が与えられる。
そして、位相差を有するこれら光は結合部２３で
再び結合される。これにより、結合部２３の端部
から強度変調された光が送出されることになる。
ここで、位相推移部２２にλ／４の位相差を与え
て強度変調された光を結合部２３から受光素子に
加えることにより電極３０を介して加えられる信
号源４０の出力の大きさに応じた電気信号を得る
ことができる。
ところで、一般にこのような装置では、光伝送
時の損失、伝送体自体の特性変化、光源の出力光
の変動などにより測定誤差を生じるという欠点が
ある。特に、従来、このような分岐干渉形光導波
路体との間で光の伝送を行う伝送体としては、伝
送体を通過する過程において偏波面が変化するお
それのある光フアイバーが用いられているので、
光フアイバーに振動や外力が加わつて光フアイバ
ーの配置状態が変化すると偏波面が変化して強度
変調誤差を生じるという問題点がある。
時の損失、伝送体自体の特性変化、光源の出力光
の変動などにより測定誤差を生じるという欠点が
ある。特に、従来、このような分岐干渉形光導波
路体との間で光の伝送を行う伝送体としては、伝
送体を通過する過程において偏波面が変化するお
それのある光フアイバーが用いられているので、
光フアイバーに振動や外力が加わつて光フアイバ
ーの配置状態が変化すると偏波面が変化して強度
変調誤差を生じるという問題点がある。
本発明は、このような従来の欠点を解決したも
のであり、分岐干渉形光導波路体と定偏波光フア
イバーとを組み合わせ、光源の出力変動、伝送体
自体の特性変化、光の伝送損失などを簡単な構成
で補償できる装置を提供するものである。
のであり、分岐干渉形光導波路体と定偏波光フア
イバーとを組み合わせ、光源の出力変動、伝送体
自体の特性変化、光の伝送損失などを簡単な構成
で補償できる装置を提供するものである。
以下、図面を用いて詳細に説明する。
第２図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
であり、５０はレーザダイオードなどの光源、６
０，７０は定偏波光フアイバー、８０はビームス
プリツタ、９０，１００はフオトトランジスタな
どの受光素子である。
であり、５０はレーザダイオードなどの光源、６
０，７０は定偏波光フアイバー、８０はビームス
プリツタ、９０，１００はフオトトランジスタな
どの受光素子である。
分岐干渉形光導波路体は、第１図に示した分岐
干渉形光導波路体と同形状に形成されたものであ
り、第３図に示すようにＸ、Ｚ軸が水平面となり
Ｙ軸が垂直面となるようにカツトされた基板１０
上に、光導波路２０が単一モード伝送体として形
成されたものを用いる。定偏波光フアイバー６
０，７０は光の偏波面を保存して伝送できるもの
であり、第４図に示すように、円形のコアＡ、こ
のコアＡを中心とする楕円形の第１クラツドＢ及
び円形の第２クラツドＣとで構成されている。分
岐干渉形光導波路体の光導波路２０に光源５０の
出力光を伝送する第１の定偏波光フアイバー６０
は、第５図に示すように、楕円クラツドＢの長軸
が分岐干渉形光導波路体の基板１０の水平軸に対
して45度の角度で交わるようにして光導波路２０
の入力部に接続されている。一方、分岐干渉形光
導波路体で強度変調された光を伝送する第２の定
偏波光フアイバー７０は、第６図に示すように、
楕円クラツドＢの長軸が分岐干渉形光導波路体の
基板１０の水平軸と平行になるようにして光導波
路２０の出力部に接続されている。
干渉形光導波路体と同形状に形成されたものであ
り、第３図に示すようにＸ、Ｚ軸が水平面となり
Ｙ軸が垂直面となるようにカツトされた基板１０
上に、光導波路２０が単一モード伝送体として形
成されたものを用いる。定偏波光フアイバー６
０，７０は光の偏波面を保存して伝送できるもの
であり、第４図に示すように、円形のコアＡ、こ
のコアＡを中心とする楕円形の第１クラツドＢ及
び円形の第２クラツドＣとで構成されている。分
岐干渉形光導波路体の光導波路２０に光源５０の
出力光を伝送する第１の定偏波光フアイバー６０
は、第５図に示すように、楕円クラツドＢの長軸
が分岐干渉形光導波路体の基板１０の水平軸に対
して45度の角度で交わるようにして光導波路２０
の入力部に接続されている。一方、分岐干渉形光
導波路体で強度変調された光を伝送する第２の定
偏波光フアイバー７０は、第６図に示すように、
楕円クラツドＢの長軸が分岐干渉形光導波路体の
基板１０の水平軸と平行になるようにして光導波
路２０の出力部に接続されている。
このような構成において、定偏波光フアイバー
は前述のように光の偏波面を保存して伝送できる
ので、第１の定偏波光フアイバー６０を介して光
源５０の直線偏波出力光が分岐干渉形光導波路体
の光導波路２０の入力部に加えられると、光導波
路２０には結晶軸のＺ軸方向に沿つた偏波面を有
するTE波と結晶軸のＹ軸方向に沿つた偏波面を
有するTM波とが発生する。また、光導波路２０
は前述のように単一モード伝送体として形成され
ているので、両波は互いに干渉することなく独立
して伝送される。このような光導波路２０の屈折
率が電気光学効果により変化すると、TM波はＹ
軸方向の屈折率変化に応じてその速度が変化し、
TE波はＺ軸方向の屈折率変化に応じてその速度
が変化する。ここで、Ｚ軸方向に電界Ezを加え
るとすると、Ｚ軸方向の屈折率neは、 −（ne0・r00・Ez）／２ だけ変化し、Ｘ軸方向の屈折率noは、 −（no0・r10・Ez）／２ だけ変化することになる。なお、r00はＺ軸方向
の電気光学係数であり、r10はＸ軸方向の電気光
学係数である。
は前述のように光の偏波面を保存して伝送できる
ので、第１の定偏波光フアイバー６０を介して光
源５０の直線偏波出力光が分岐干渉形光導波路体
の光導波路２０の入力部に加えられると、光導波
路２０には結晶軸のＺ軸方向に沿つた偏波面を有
するTE波と結晶軸のＹ軸方向に沿つた偏波面を
有するTM波とが発生する。また、光導波路２０
は前述のように単一モード伝送体として形成され
ているので、両波は互いに干渉することなく独立
して伝送される。このような光導波路２０の屈折
率が電気光学効果により変化すると、TM波はＹ
軸方向の屈折率変化に応じてその速度が変化し、
TE波はＺ軸方向の屈折率変化に応じてその速度
が変化する。ここで、Ｚ軸方向に電界Ezを加え
るとすると、Ｚ軸方向の屈折率neは、 −（ne0・r00・Ez）／２ だけ変化し、Ｘ軸方向の屈折率noは、 −（no0・r10・Ez）／２ だけ変化することになる。なお、r00はＺ軸方向
の電気光学係数であり、r10はＸ軸方向の電気光
学係数である。
一方、ビームスプリツタ８０には定偏波光フア
イバー７０を介してTM、TE両波が独立して伝
送される。ビームスプリツタ８０はTM、TE両
波をそれぞれ分離し、TM波を受光素子９０に伝
送してTE波を受光素子１００に伝送する。ここ
で、ビームスプリツタ８０に伝送される光の大き
さをI0とし、λ／４のバイアスが与えられている
ものとすると、受光素子９０の出力信号I1は、 I1＝I0｛１＋sin（−ｋ・no0 ・r10・Ez／２）｝／２ となり、受光素子９０の出力信号I2は、 I2＝I0｛１＋sin（−ｋ・ne0 ・r00・Ez／２）｝／２ となる。なお、ｋ＝2πL／λであり、λは光の波
長、Ｌは光路長である。従つて、これらI1とI2と
の比をとることにより、 I1／I2＝｛１＋sin（−ｋ・no0・r10・Ez／２）｝
／｛１＋sin（−ｋ・ne0・r00・Ez／２）｝ となり、光伝送時の損失、伝送体自体の特性変化
光源の出力光の変動などにより変化するI0の影響
を打ち消すことができる。そしてEzが十分小さ
いものとすると、 I1／I2≒｛１−（ｋ／２）（no0・r10・Ez／２）｝
／｛１−（ｋ／２）（ne0・r00・Ez／２）｝ ≒１＋（ｋ／２）（ne0・r00−no0・r10）Ez となる。
イバー７０を介してTM、TE両波が独立して伝
送される。ビームスプリツタ８０はTM、TE両
波をそれぞれ分離し、TM波を受光素子９０に伝
送してTE波を受光素子１００に伝送する。ここ
で、ビームスプリツタ８０に伝送される光の大き
さをI0とし、λ／４のバイアスが与えられている
ものとすると、受光素子９０の出力信号I1は、 I1＝I0｛１＋sin（−ｋ・no0 ・r10・Ez／２）｝／２ となり、受光素子９０の出力信号I2は、 I2＝I0｛１＋sin（−ｋ・ne0 ・r00・Ez／２）｝／２ となる。なお、ｋ＝2πL／λであり、λは光の波
長、Ｌは光路長である。従つて、これらI1とI2と
の比をとることにより、 I1／I2＝｛１＋sin（−ｋ・no0・r10・Ez／２）｝
／｛１＋sin（−ｋ・ne0・r00・Ez／２）｝ となり、光伝送時の損失、伝送体自体の特性変化
光源の出力光の変動などにより変化するI0の影響
を打ち消すことができる。そしてEzが十分小さ
いものとすると、 I1／I2≒｛１−（ｋ／２）（no0・r10・Ez／２）｝
／｛１−（ｋ／２）（ne0・r00・Ez／２）｝ ≒１＋（ｋ／２）（ne0・r00−no0・r10）Ez となる。
このような構成によれば、例えば信号源の出力
信号の大きさを電気的に完全に絶縁した状態で測
定できる光電圧計が実現できるのをはじめ、光通
信システムにおける各種の光信号処理装置に用い
ることができる。
信号の大きさを電気的に完全に絶縁した状態で測
定できる光電圧計が実現できるのをはじめ、光通
信システムにおける各種の光信号処理装置に用い
ることができる。
なお、ビームスプリツタに入力される光にλ／
４のバイアス位相を与えるのにあたつては、分岐
干渉形光導波路体の光導波路２０に電気的なバイ
アスを加えてもよいし、光導波路２０の位相推移
部２２のパターンに光路差を与えるようにしても
よい。
４のバイアス位相を与えるのにあたつては、分岐
干渉形光導波路体の光導波路２０に電気的なバイ
アスを加えてもよいし、光導波路２０の位相推移
部２２のパターンに光路差を与えるようにしても
よい。
また、基板としては、タンタル酸リチウム
（LiTaO0）で構成されたものを用いてもよい。
（LiTaO0）で構成されたものを用いてもよい。
これらから明らかなように、本発明によれば、
光源の出力変動、伝送体自体の特性変化、光の伝
送損失などを簡単な構成で補償できる光変調装置
が実現でき、実用上の効果は大きい。
光源の出力変動、伝送体自体の特性変化、光の伝
送損失などを簡単な構成で補償できる光変調装置
が実現でき、実用上の効果は大きい。
第１図は分岐干渉形光導波路体の一例を示す構
成説明図、第２図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図、第３図は本発明で用いる分岐干渉形光導
波路体の基板の結晶方位を示す説明図、第４図は
本発明で用いる定偏波光フアイバーの断面図、第
５図は本発明における分岐干渉形光導波路体の入
力部での定偏波光フアイバーの接続説明図、第６
図はその出力部での定偏波光フアイバーの接続説
明図である。 １０……基板、２０……光導波路、３０……電
極、４０……信号源、５０……光源、６０，７０
……定偏波光フアイバー、８０……ビームスプリ
ツタ、９０，１００……受光素子。
成説明図、第２図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図、第３図は本発明で用いる分岐干渉形光導
波路体の基板の結晶方位を示す説明図、第４図は
本発明で用いる定偏波光フアイバーの断面図、第
５図は本発明における分岐干渉形光導波路体の入
力部での定偏波光フアイバーの接続説明図、第６
図はその出力部での定偏波光フアイバーの接続説
明図である。 １０……基板、２０……光導波路、３０……電
極、４０……信号源、５０……光源、６０，７０
……定偏波光フアイバー、８０……ビームスプリ
ツタ、９０，１００……受光素子。
Claims (1)
- １ 光導波路が単一モード伝送体として形成され
た分岐干渉形光導波路体と、楕円クラツドの長軸
が分岐干渉形光導波路体の水平軸に対して45度の
角度で交わるようにして分岐干渉形光導波路体の
入力部に接続され分岐干渉形光導波路体に光を伝
送する第１の定偏波光フアイバーと、分岐干渉形
光導波路体を通過する光に電界を印加して強度変
調するように分岐干渉形光導波路体に形成された
電極と、楕円クラツドの長軸が分岐干渉形光導波
路体の水平軸と平行になるようにして分岐干渉形
光導波路体の出力部に接続され強度変調された光
を伝送する第２の定偏波光フアイバーとで構成さ
れたことを特徴とする光変調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123983A JPS59197011A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 光変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123983A JPS59197011A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 光変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59197011A JPS59197011A (ja) | 1984-11-08 |
| JPH0157890B2 true JPH0157890B2 (ja) | 1989-12-07 |
Family
ID=13454943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7123983A Granted JPS59197011A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59197011A (ja) |
-
1983
- 1983-04-22 JP JP7123983A patent/JPS59197011A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59197011A (ja) | 1984-11-08 |
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