JPH02275411A

JPH02275411A - 光キヤリアの偏光状態を変えるための高速モジユレータ

Info

Publication number: JPH02275411A
Application number: JP908575A
Authority: JP
Inventors: Riccardo Calvani; リカルド・カルヴアニ; Renato Caponi; レナト・カポニ; Giuseppe Marone; ジユゼツペ・マローネ
Original assignee: CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni SpA
Current assignee: TIM SpA
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1990-11-09
Also published as: IT8967214A0; EP0394605A2; DE394605T1; EP0394605A3; US5069520A; CA2007773A1; IT1232056B; CA2007773C

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は光通信系に関するものである。本発明は特に、
ディジタル通信系に使用される高速偏光モジュレータに
関する。このモジュレータでは、電気データ信号が光キ
ャリヤの偏光を変調する。

従来の技術光キャリヤの偏光変調について説明する。光キャリヤを
或デバイスに送り、そこで複屈折の状態を電気情報信号
によって変改する。この目的に使用されるモジュレータ
は一般に、ポッケルスのセル、ニオブ酸１大チウム系の
位相シフタ（ｓｈ　ｆｆ　ｔｅｒｓ）、またはＴＥ−７
Ｍモードコンバータを主構成部材とするものである。

ポンケルスのセルの最大帯域幅は大体５０−５０−１Ｏ
０程度であるから、これは高速伝送（大体Ｇビット／秒
の速度）には使用できない。位相シフタは数ＧＨｚ程度
の帯域幅を有し、したがって、これは高速伝送に適して
いる。しかしながら、モジュレータを作るためにインタ
フェロメータ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）が必要
である。インタフェロメータはリファレンスブランチと
、位相シフタ含有ブランチとを有する。この２つのブラ
ンチから、直交偏光軸に沿って偏光した光線を集めて一
緒にする。この構造はそれ自体複雑であり、しかも、或
特定の分野でしか使用できない。集積構造のインタデイ
シト電極（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎｔｅｒｄｉｇｉ
ｔｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）　（極性の異なる複数の
電極を交互に配列してなるもの）を主構成部材として含
有するモードコンバータは、帯域幅が広く、したがって
伝送速度が高いけれども、まだ開発されていなかった。

発明の目的本発明の目的は、構造が簡単であって小型であり、高速
で作動する偏光モジュレータを提供することである。こ
のモジュレータは、光スイッチの分野で広い範囲にわた
る用途を有する市販の集積回路用部材（たとえば光スイ
ッチ、パワーディバイダまたは方向性カップラ、位相シ
ックまたはその類似物）を用いて製作できる。

発明の構成本発明は、複数の論理レベルを有するディジタルデータ
信号（ＩＮ）が光キャリヤの偏光状態を変調するように
構成されたディジタル信号伝送系に使用される偏光モジ
ュレータにおいて、（イ）少なくとも１つの入力部ポー
ト（Ｐ１、Ｐ３）を備えた光波用の集積導波デバイス（
６；６ａ）を有し、該入力部ポートは、変調すべき光キ
ャリヤを構成する直線偏光の形の入力光線を受け、該デ
バイスはまた２つの出力部ポート（Ｐ２．Ｐ４）を有し
、さらにまた、光パワーを有する入力光線を第１光線と
第２光線とに分ける手段（ｅ１′ｅ２、ｅ１”、ｅ３　
；ｅ４．ｅ５）を有し、該手段は前記データ信号によっ
て制御され、前記の第１光線および第２光線はいずれか
の出力部ポート（Ｐ２．Ｐ４）に送られ、前記の第１光
線および第２光線の各々に伴う光パワー分（光パワーフ
ラクションとも称する）は、前記データ信号の論理レベ
ルに左右されて変化し、これらの出力部ポートから出た
光線はそれぞれ第１通路または第２通路を通り、（ロ）前記の２つの通路のうちの１つを通る光線の偏光
面を９０°回転する手段（９）を有し、（ハ）前記の２
つの通路を通る光線の偏光状態に応答して作動する手段
（１３；１１３　）を有し、該手段は前記の第１通路ま
たは第２通路から来る光線を第１入力部または第２入力
部において受け、そしてこれらの光線を前記モジュレー
タの出力部に伝送、し、これによって、出力光線からな
る変調信号が形成され、該出力光線からなる変調信号の
偏光状態は、前記のいずれかの通路を介して送られた光
線に伴う光パワー分に左右され、すなわち前記データ信
号のレベルに左右されて変化することを特徴とする偏光
モジュレータに関するものである。

本発明はまた、複数の論理レベルを有するディジタルデ
ータ信号（ＩＮ）によって光キャリヤの偏光状態が変調
されるように構成されたディジタル信号伝送系に使用さ
れる偏光モジュレータにおいて、（ａ）　　少な（とも１つの入力部ポート（Ｐ１、Ｐ３
）を備えた光波用の集積導波デバイス（６ａ、　　６　
ｂ）を有し、該デバイスは該入力部ポートにおいて、変
調されるべき光キャリヤを構成する直線偏光の入力光線
を受け、該デバイスはまた２つの出力部ポート　（Ｐ２
．Ｐ４）を有し、さらにまた該デバイスは、前記の光パ
ワーを存する入力光線を第１光線と第２光線とに分ける
手段（ｅ１′、ｅ２゜ｅｌ“　ｅ　３　；　ｅ　４．ｅ
　５　）を有し、該手段は前記データ信号で制御され、
前記の第１光線および第２光線はいずれかの出力部ポー
ト　（Ｐ２．Ｐ４）に導かれ、該手段によって前記出力
部ポートに送られたこれらの光線は、その位相が相対的
にシフトしており、このシフトの程度は前記データ信号
の論理レベルに左右されて変化し、いずれかの出力部ポ
ートを出たこれらの光線はそれぞれ第１通路または第２
通路を通り、（０）前記の通路のうちのいずれか１つを通る前記光線
の偏光面を９０°回転させる手段（９）を有し、（ハ）前記の２つの通路を通る光線の偏光状態に応答し
て作動する手段（１３；１１３　）を有し、該手段は前
記の第１通路または第２通路から来る前記光線を第１入
力部または第２入力部において受け、そしてこれらの光
線をモジュレータの出力部に伝送し、これによって、出
力光線からなる変調信号が形成され、該出力光線からな
る変調信号は、相対的に位相がシフトした２つの直交偏
光成分を有し、前記の相対的な位相のシフトは、前記の
第１通路および第２通路を経て送られた光線の相対的な
位相のシフトに左右されて変化し、すなわち、前記デー
タ信号のレベルに左右されて変化するものであることを
特徴とする偏光モジュレータにも関する。

発明の好ましい態様本発明を一層具体的に例示するために、本発明の若干の
実施例について添付図面の参照下に詳細に説明する。

第１図において、たとえば１５５ｈｍにおいて作動する
半導体レーザのごとき光源（１）から出た光線は、光学
系（２）においてコリメートされ、アイソレータ（３）
を通過する。アイソレータ（３）によって、モジュレー
タ中の種々の部材から反射された光線がレーザ（１）の
キャビティに戻ることが防止できる。アイソレータ（３
）から出た光線は、成子面内で振動する直線偏光であり
、その偏光面は１／４波長板（４）によってて回転でき
る。次いで光線は、別の光学系（５）において集束され
る（ｆｏｃｕｓｅｄ）。光学系（５）は、２／２型の光
スイッチ（ｔｗｏ−ｂｙ−ｔｗｏ　ｏｐｔｉｃａｌ　５
ｗ１ｔｃｈ　）（６）の入力部に配置される。前記の光
スイッチ（６）は市販品であって、したがってその特性
のために、その入力光線は水平偏光でなければならない
。

本発明を或種の分野で利用する場合には、スイッチ（６
）を用いる電気信号制御用スイッチ操作はバイナリ信号
を用いるスイッチ操作であり得る。

このバイナリ信号は、スイッチ（６）のスイッチング電
圧（■１）とゼロ電圧（ｎｕｌｌ　ｖｏｌｔａｇｅ）と
にそれぞれ対応する２つの論理値を有する。この信号は
、伝送情報をオン−オフエンコーダ（７）でコード化す
ることによって得られる。符号（ＩＮ）は情報信号の入
力部を示し、符号（ＣＫ）は、エンコーダ（７）の動作
の時期に関する同期信号の入力部を示す。

通路（Ｐ２）を通って光学スイッチ（６）を出た光線の
其後の通路にコリメーション用光学系（８）を配置し、
さらに、半波長板（９）を配置して、該光線〔すなわち
、スイッチ（６）から出た光線〕の偏光面を９０”回転
させる。スイッチ（６）内の通路（Ｐ４）を出た光線の
其後の通路にはコリメーション用光学系（１０）を配置
し、さらにまた、光学的プレイライン（ｄｅｌａｙ　１
ｔｎｅ）（１１）を配置する。プレイライン（１１）は
、両方の光線の光路長を等しくするために、換言すれば
、これらの通路の各々を通過する２つの光線の間にコー
ヒレンスを保つために、配置された部材である。さらに
、偏光子（１２）を配置する。

偏光子（１２）の役割は、プレイライン（１１）の通過
の際に生じた偏光状態の変化を補償することである。

前記の２つの通路は偏光ビームスプリッタ（１３）の入
力部で終る。偏光ビームスプリッタ（１３）は、或面内
で振動する偏光を透過させ：、該面に直角の方向に振動
する偏光を反射するデバイスである。−層詳細に述べれ
ば、ビームスプリッタ（１３）は、垂直偏光を透過し水
平偏光は反射するような配向方向に配置される。スプリ
ッタ（１３）を出た光線は、其後にレシーバに送られる
。なお、反射鏡（１４）は、スイッチ（６）の通路（Ｐ
２）から出た光線をスプリッタ（１３）に導くだめのの
反射鏡である。

本発明のモジュレータの作動の理解を助けるために、ス
イッチ（６）の構造および作動原理について顛単に説明
する。スイッチ（６）は公知スイッチであって、光波用
の集積導波部材のごとき構造を有し、これは入力部カッ
プラ（６ａ）と、マツハーツエンダーインタフェロメー
タ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）　（６ｂ）と、出力
部カップラ（６Ｃ）とからなる。入力部カップラ（６ａ
）は、入力信号に伴うパワー（すなわち入力光線）を２
つに分け、この２つの光線を、インタフェロメータの２
つのブランチを構成する導波部材（６ｂ’）。

（６ｂ’）にそれぞれ供給する。これらのインタフェロ
メータのブランチは、位相シフタとして作動する。イン
タフェロメータ（６ｂ）の前記の２つのブランチ（６ｂ
’）、（６ｂ’）からそれぞれ出た２つの信号は、出力
部カップラ（６Ｃ）において統合され、再び一緒になる
。導波部材（６ｂ’）、（６ｂ“）はそれぞれ１対の電
極（ｅ１′とｅ２）、（ｅｌ“とｅ３）の間に配置され
る。電極（ｅｌ’）、（ｅｌ″）はスイッチ電圧（■１
）印加用の電源に接続される〔すなわち、既述の実施態
様の場合にはエンコーダ（７）に接続される〕。電極（
ｅ２）、（ｅ３）は接地される。カップラ（６ａ）、（
６Ｃ）を構成する導波部材は、それぞれ対をなす電極（
ｅ４と８５）。

（ｅ６とｅ７）の間に配置される。各対の電極のうちの
１つは接地され、他の１つは電圧（■２）の電源に接続
される（これらの２つのカップラにおいて、同一電源が
使用できる）。これらのカップラは、光源からの光線の
波長を変えるものである。前記の２つのカップラにおい
て、電極と電圧（■２）の電源との接続は、図面に記載
のごとく互いに対向するように行われる。光線は２つの
入力部のうちのいずれかからスイッチ（６）に入り、た
とえば、入力部（Ｐｌ）から入り、そして光線はインタ
フェロメータの２つのブランチに均分される。電圧（Ｖ
　ｌ　）をかけず（データ信号のビットは０）、かつ、
前記の２つのブランチの長さが同じである場合には、こ
の２つのブランチを通る２つの信号の位相は、出力部カ
ップラにおいて一致するであろう。電圧（■２）は、出
口部カップラ（Ｐ４）に接続されたインタフェロメータ
のブランチ（６ｂ’）に干渉し、しかしてこれは“強め
あう干渉”　（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　１ｎｔｅｒ
ｆｅｒｅｎｃｅ）であり、また、出口部カップラ（Ｐ２
）に結合したブランチ（６ｂ’）にも干渉するが、この
場合の干渉は“弱めあう（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ）干
渉゛°であり、したがって信号は出力部（Ｐ４）のみに
存在する（クロスステート）。前記の２つのブランチの
長さが等しく、そして電圧（■１）をかけた場合には（
ビット１）、上部ブランチ（６ｂ’）を通過する光線の
位相が＋π／２シフトし、下部ブランチ°（６ｂ“）を
通過する光線の位相が−π／２シフトし、位相の全シフ
トはπとなり、したがってこの場合の光線の位相は前記
の場合と逆になり、したがって光線は出力部（Ｐ２）か
ら出る（ストレート、通過状ｍ＞。

本発明に係るモジュレータの作動について説明する。水
平面内で振動する偏光すなわち水平偏光は、入力部（Ｐ
ｌ）からスイッチ（６）に入り、出力部（Ｐ２）または
（Ｐ４）から出る。この場合、エンコーダ（７）から出
る系列のビット（ｂｉｔｏｆ　ｔｈｅ　５ｅｑｕｅｎｃ
ｅ）の論理値がＯまたは１のいずれかであるかによって
、元栓は出力部（Ｐ２）または（Ｐ４）のいずれかから
出る。いずれの出力部が°°実際の光線の出力部°°で
ある場合でも、出力部から出る偏光の状態は、スイッチ
（６）の入力部に入る信号である偏光の状態と常に同じ
である。出力部（Ｐ２）が、実際の光線の出力部である
場合には、そこから出た光線は半波長板（９）によって
垂直偏光に転換され、そしてスプリッタ（１３）を通過
する。一方、出力部（Ｐ４）が実際の光線の出力部であ
る場合には、そこから出た光線がスプリッタに到達した
ときに、該光線は水平偏光の状態を保っており、したが
ってこれは反射される。かように、スプリッタ（１３）
を出る光線は垂直偏光または水平偏光である。すなわち
、情報の系列のビットが１または０のいずれかであるか
ということに左右されて、垂直偏光または水平偏光にな
る。このようにして得られた偏光変調信号は当該通信系
のリシーバにおいて復調され、たとえば、Ｒ，カルバニ
、Ｒ，カボニおよびＦ。

システルニノの論文「ボーラリゼーション、フェーズ−
シフト、キーイングニア、コーヒレント、トランスミッ
ション、テクニック、ウィズ、ディファレンシャル、ヘ
テロダイン、デテクション」（「エレクトロエックス、
レターズ」第２４巻第１０号、１９８８年５月１２日発
行）に記載の方法によって復調される。

前記のモジュレータは既述の要求条件を充分にみたすも
のであるが、このことは容易に理解されるであろう。光
スイッチは市場で入手できる。光スイッチは光学的集積
回路技術を用いて製作されるものであるから、これは、
簡単かつ小寸法であるべきであるという条件を完全にみ
たす。さらに、これは周知のごとくスイッチング時間が
非常に短かく、Ｇビット／秒の伝送速度での伝送が可能
である。

光ファイバを案内部材とする伝送の場合には、第２図記
載の構造を有するモジュレータが使用できる。このモジ
ュレータのスイッチ（６）の出力部（Ｐ１）および出力
部（Ｐ２）、（Ｐ４）に、偏光を維持できる光ファイバ
（すなわち、高度の複屈折を示す光ファイバ）からなる
トランク（１５）。

（１６）、、　　（１７）がそれぞれ接続される。トラ
ンク（１５）のもう１つの末端部は、アイソレータ（３
）の出力部に直接に接続される。トランク（１６）、　
　（１７）の各々のもう１つの末端部は、偏光を維持し
得るカップラ（１１３）の入力部に接続される。カップ
ラ（１１３）　はスプリッタ（１３）と同じ働きをする
ものである。容易に理解されるように、既述のスイッチ
と類似の種々の種類のスイッチが、ファイバの部分を含
む当該モジュレータの製造のときに使用でき、このスイ
ッチの所定の個所にトランク（１５）、　　（１６’）
、　　（１７）が接続できる。さらに、光源とアイソレ
ータから構成され、かつ、光ファイバとの接続のための
接続部材（これはファイバ類の部材である）を備えたモ
ジュールが、市場で入手可能である。スイッチ（６）の
出力部にファイバトランク（１６）　、（１７）が接続
される。スイッチ（６）からカップラ（１１３）に送ら
れる出力信号のために、光路長の等しい２つの光線通路
を確実に形成させるために、前記の２つのトランク（１
６）、　　（１７）は同じ長さののものでなければなら
ない。トランク（１５）は、その末端部を矢印（Ｆｌ）
の方向に回転できるような構造を有する担体に担持され
る。なぜならば、水平偏光軸に沿った伝送という伝送モ
ードで確実に励起できるようにするためである。前記の
２つの出力部のトランク（ファイバトランクとも称する
）のうちの少なくとも１つ〔たとえばトランク（１６）
）もまた、前記の種類の担体に担持される。なぜならば
、その末端部を所定の位置に配置するためであり、すな
わち、前記の出力部から出た光線の偏光面は垂直面であ
るべきであるという条件をみたす位置に配置するためで
ある〔矢印（Ｆ２）参照〕。もし所望ならば、同様な担
体によってファイバトランク（１７）を担持させること
もでき、これによって、前記出力部を出た光線の偏光面
が水平面であるべきであるという条件を確実にみたすこ
とができる。

この実施例では、半波長板は不必要であり、その代りに
、適当なファイバ末端配向部材が使用できる。また、プ
レイライン（１１）も省略できる。

なぜならば、２つのファイバトランク（１６）。

（１７）の長さが等しいからである。この場合のモジュ
レータの作動態様は既述の実施例の場合と同様である。

第３図に記載の実施例では、自由空間内伝送が行われる
。スイッチ（６）の代りに、光学的集積回路を備えたデ
バイスが使用される。すなわち該デバイスは、カップラ
（６ａ）と位相シフタ（６ｂ’）。

（６ｂ’）のみから構成される。位相シフタ（６ｂ’）
、（６ｂ’）に、出力部（Ｆ２）。

（Ｆ４）がそれぞれ直接に接続される。出力部（Ｆ２）
、（Ｆ４）から出た光線の通路は、第１図の実施例の場
合と同様にスプリッタ（１３）で終る。スプリッタ（１
３）の次に１／４波長板（１８）が配置される。１／４
波長板（１８）を使用する目的は、入力部カップラの出
力項（ｏｕｔｐｕｔ　ｆｉｅｌｄｓ）から出た２つの光
線の位相の差を補償すること、および、本モジュレータ
の出力信号の位相を、電圧（■１）の電気光学的作用の
みに左右されて変化するようにすることである。

モジュレータ中の他の構成部材は前の実施例の場合と同
様であり、第１図の場合と同じ参照番号で示されている
。第３図に示された変改態様は、第２図に記載の実施例
の変改の場合にも、所望に応じて適用できる。

第３図に記載の実施例に示されたモジュレータの作動に
ついて説明する。入力部（Ｐｌ）から入った光線は、既
述の実施例の場合と同様に２つの光線に均分され、２つ
の導波管（６ｂ’）。

（６ｂ“）を通過する。この実施例では、出力部カップ
ラ（６ｃ）（第１図、第２図参照）を欠いている。した
がって、２つの導波管（６ｂ’）（６ｂ、”）をそれぞ
れ通過した信号（すなわち前記の光線）の再統合は行わ
れず、２つの信号（光線）はそのまま２つの出力部（Ｆ
２）、（Ｆ４）を通過し、したがって、これらの出力部
（Ｆ２）。

（Ｆ４）は両者共同時に、゛実際に作動する出力部パで
あり、換言すれば、“実際に信号（光線）が通過する出
力部パである。出力部（Ｆ２）　、　（Ｆ４）を出た信
号は直交偏光（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｐｏｌａｒｉｚ
ａｔｉｏｎｓ）の形でスプリンタ（１３）に入る。スプ
リンタ（１３）の出力信号は２つの直交偏光成分を有す
る。これらの偏光成分の位相（相対的位相）は、前記の
入力信号の位相に左右され、さらにまた、或場合には導
波部材（６ｂ’）、（６ｂ″）内の光線の通過時に生ず
る位相のシフトにも左右されて、変化するであろう。−
層具体的に述べれば、ビット０の場合には、これらの偏
光成分は導波部材（６ｂ’）、　　（６ｂ″）内で位相
が変化しない。

入力部カップラにおいて生した位相のシフトがある場合
には、これは既述のごとく１／４波長板によって補償さ
れ、該波長板の出力部においてこれらの偏光成分は所定
の位相のものになるであろう。

ビット１の場合には、２つの偏光成分は導波部材（６ｂ
’）、（６ｂ“）の中で位相がそれぞれ±π／２だけシ
フトする。そして１／４波長板（１８）によってこれら
の偏光成分は位相がそれぞれ＋π／２または−π／２だ
け確実にシフトする。（ビットＯの場合の位相基準）。

偏光の位相シフトを利用する記号信号の伝送（ｋｅｙｉ
ｎｇ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の場合には、対称的
な位相シフト偏光成分を存する場（ｆｉｅｌｄｓ）を利
用するのが有利である。なぜならば、信号／ノイズ比率
が、適当なフィルタによって改善できるからである。該
フィルタの例には、Ｒ，カルバニ、Ｒ，カボニ、Ｆ、シ
ステルニノ、Ｇ、マロネおよびＰ。

ボギオリニの論文「ボーラリゼーション、フェーズ−シ
フト、キーイング、フォア、コーヒレント、オプチカル
、トランスミッション、ウィズ、デイファレント、ヘテ
ロダイン、デテクション」〔［インタナショナル、ワー
クショップ、ＯＣＴＩＭＡ、ローマＪ　　（１９８９年
１月２４日−２６日）の講演要旨記録］に記載のものが
あげられる。

第１図および第２図に記載の実施例は、構造が簡単であ
り、かつ、小型に製作できるという特長を有するが、第
３図に記載の実施例もまた明らか前記の特長を有する。

カップラ（６ａ）および位相シフタ（６ｂ’）、　　（
６ｂ″）から構成されたデバイスは、光スイッチの製法
と同様な製法によって製造でき、すなわち、導波部材（
６ｂ’）。

（６ｂ″）の末端部に相当する場所においてドーピング
を中断することを包含する製法によって製造できる。

容易に理解されるように、前記の実施例は単なる例示に
すぎず、本発明は決してこれらの実施例に記載の範囲内
のみに限定されるものではない。

本発明は、その範囲内で種々多様な態様変化が可能であ
る。

たとえば、２つの位相シフタ（６ｂ’）。

（６ｂ″）の長さは違っていてもよく、また、位相シフ
トの絶対値は任意の値であってよく、０または２／πの
みに限定する必要はない。しかしながら、電極（ｅｌ’
）、　　（ｅｌ″）に印加される電圧によって作動させ
るときに、ビット０またはビット１によって起る位相の
シフトが実際にそれぞれＯまたはπ／２になるようにす
るのが簡単である。一般に、第１図および第２図に記載
の実施例の場合には、出力部カップラを出る信号の位相
を、πだけシフトさせることができる。

前記の説明には、バイナリ変調信号が記載されているが
、本発明では、マルチレベル信号も利用できる。この場
合には、導波部材（６ｂ’）。

（６ｂ″）内の光線通路の長さは、情報信号のレベルお
よび電圧値に左右されて変化するであろう。

したがって、導波部材内で起る位相のシフトも、情報信
号のレベルに左右されて変化するであろう。

たとえば、対称的構造を有し、情報信号が等間隔のｎ個
のレベルを有し、最低レベルに対応する電圧値がＯであ
り、最高レベルに対応する電圧値がＶｌである場合には
、導波部材（６ｂ’）。

（６ｂ″）を通る信号の位相のシフトは、前記の最低レ
ベルおよび最高レベルの場合にそれぞれ０および±π／
２である。一方、中間の種々のレベルの各々は、その隣
のレベルにおける位相のシフトからθ−π／ｎ　（絶対
値）だけ異なる値で位相がシフトするであろう。

第１図および第２゛図に記載の実施例では、スイッチの
２つの出力部の電場はそれぞれｓｉｎθおよびｃｏｓθ
に比例する（これは理論に基づいて簡単に証明できる）
。したがって、最低または最高信号レベルに応じて、強
めあう干渉または弱めあう干渉が出力部カップラにおい
て起り（このことは、バイナリ情報信号の場合と同様で
ある）、シたがって、スイッチ内の１つの出力部のみが
、実際に光線を出す出力部である。中間レベルでは出力
部カップラは、導波部材（６ｂ’）、　　（６ｂ″）の
末端部に存在する光パワーを２つの出力に分け、信号は
両方の通路を通ってスプリッタ（１３）またはカップラ
（１１３）に送られる。スプリッタ（Ｉ３）またはカッ
プラ（１１３）から出された信号は、水平偏光と垂直偏
光との間で規則的に分布する偏光状態のものである。第
３図の実施例では、スプリッタまたはカップラからの出
力信号は、位相のシフトの度合の異なる２つの直交偏光
成分を有し、変調信号における１つのレベルからその隣
のレベルに移るときのシフトの度合は、２π／ｎの段階
にわたって種々変わるであろう。換言すれば、いわゆる
ポアンカレの球の最大円上に規則的な間隔で存在する複
数の点で表される偏光状態の信号が得られる。

第１図および第２図に記載のスイッチによって行われる
振幅変調はまた、次の方法によっても行われる。すなわ
ち、入力部カップラ（６ａ）が制御信号として、変調信
号を表す或信号〔−層具体的に述べれば、バイナリ情報
信号の２つの論理値に相当する２つの電圧値（たとえば
０および■）を有する電圧、または、マルチレベル情報
信号の場合には、最低値から最高値までの範囲内の複数
の段階にわたる電圧値を有する電圧〕を受信するもので
あるときには、入力部カップラ（６ａ）のみで振幅変調
を行うことができる。マルチレベル信号の場合には、情
報信号を適当なエンコーダで処理す、ることによって得
られた信号で入力部カップラ（６ａ）および位相シフタ
（６ｂ）を制御するようにしたならば、２つの出力用ポ
ートに到達した２つの信号の位相（相対値）および振幅
比は、変調信号のレベルに左右されて変化するであろう
。

かように、モジュレータの出力部で得られる偏光状態に
ついて、自由度がさらに加わる。すなわち、ポアンカレ
の球上に任意の方法で配列された点で表されるような偏
光信号が得られる。前記の２つの制御信号は、種々のレ
ベルの変調信号のバイナリ表示の場合のそれぞれのグル
ープのビットから得られる。たとえば、４レベル信号（
該信号のレベルは２つのピントで表すことができる）の
場合には、低い方の有効数字のビットは振幅制御のため
に使用でき、高い方の有効数字のビットは位相制御のた
めに使用できる。４レベルより多いレベルの信号の場合
には、たとえば、レベルを表す最小の有効数字のビット
は振幅制御のために使用でき、他のビットは位相制御の
ために使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、自由空間内伝送の場合のモジュレータのブロ
ック図である。第２図は、第１図に類似の、ただし光ファイバ内伝送の
場合のモジュレータのブロック図である。第３図は、第１図の実施例の変改例であるモジュレータ
のブロック図である。１・・・光源；２・・・光学系；３・・・アイソレータ
；４・・・１／４波長板；５・・・光学系；６・・・光
スイッチ；７・・・エンコーダ：８・・・光学系：９・
・・半波長板；１０・・・光学系；１１・・・プレイラ
イン；１２・・・偏光子：１３・・・スプリッタ；１４
・・・反射鏡；１５，１６゜１７・・・トランク；１８
・・・１／４波長板；１１３・・・カップラ；６ａ・・
・入力部カップラｉ６ｂ、６ｂ’６ｂ“・・・導波部；
６ｃ・・・出力部カップラ；ｅ１′ｅ１“、ｅ２　　ｅ
３．ｅ４．ｅ５．ｅ６．ｅ７・・・電極、ＩＮ・・・情
報信号、ＣＫ・・・同期信号；ＰＩＰ３・・・入力部；
Ｆ２．Ｆ４・・・出力部；Ｖｌ、　　Ｖ２・・・電圧印
加部、Ｆｌ、Ｆ２・・・矢印。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の論理レベルを有するディジタルデータ信号
（ＩＮ）が光キャリヤの偏光状態を変調するように構成
されたディジタル信号伝送系に使用される偏光モジュレ
ータにおいて、（イ）少なくとも１つの入力部ポート（Ｐ１、Ｐ３）を
備えた光波用の集積導波デバイス（６；６ａ）を有し、
該入力部ポートは、変調すべき光キャリヤを構成する直
線偏光の形の入力光線を受け、該デバイスはまた２つの
出力部ポート（Ｐ２、Ｐ４）を有し、さらにまた、光パ
ワーを有する入力光線を第１光線と第２光線とに分ける
手段（ｅ１′、ｅ２、ｅ１″、ｅ３；ｅ４、ｅ５）を有
し、該手段は前記データ信号によって制御され、前記の
第１光線および第２光線はいずれかの出力部ポート（Ｐ
２、Ｐ４）に送られ、前記の第１光線および第２光線の
各々に伴う光パワー分は、前記データ信号の論理レベル
に左右されて変化し、これらの出力部ポートから出た光
線はそれぞれ第１通路または第２通路を通り、（ロ）前記の２つの通路のうちの１つを通る光線の偏光
面を９０゜回転する手段（９）を有し、（ハ）前記の２
つの通路を通る光線の偏光状態に応答して作動する手段
（１３；１１３）を有し、該手段は前記の第１通路また
は第２通路から来る光線を第１入力部または第２入力部
において受け、そしてこれらの光線を前記モジュレータ
の出力部に伝送し、これによって、出力光線からなる変
調信号が形成され、該出力光線からなる変調信号の偏光
状態は、前記のいずれかの通路を介して送られた光線に
伴う光パワー分に左右され、すなわち前記データ信号の
レベルに左右されて変化することを特徴とする偏光モジ
ュレータ。
（２）前記の光波用の集積導波デバイス（６）が光スイ
ッチである請求項１に記載のモジュレータ。
（３）前記の光波用の集積導波デバイス（６ａ）が方向
性カップラである請求項１に記載のモジュレータ。
（４）前記のデータ信号で制御される前記手段（ｅ１′
、ｅ２、ｅ１″、ｅ３；ｅ４、ｅ５）が、光パワーを伴
う入力光線全部を出力部ポート（Ｐ２、Ｐ４）のいずれ
かに伝送し、この伝送は、前記データ信号の最低レベル
または最高レベルに応じてそれぞれ行われる請求項１−
３のいずれかに記載のモジュレータ。
（５）複数の論理レベルを有するディジタルデータ信号
（ＩＮ）によって光キャリヤの偏光状態が変調されるよ
うに構成されたディジタル信号伝送系に使用される偏光
モジュレータにおいて、（ａ）少なくとも１つの入力部
ポート（Ｐ１、Ｐ３）を備えた光波用の集積導波デバイ
ス（６ａ、６ｂ）を有し、該デバイスは該入力部ポート
において、変調されるべき光キャリヤを構成する直線偏
光の入力光線を受け、該デバイスはまた２つの出力部ポ
ート（Ｐ２、Ｐ４）を有し、さらにまた該デバイスは、
前記の光パワーを有する入力光線を第１光線と第２光線
とに分ける手段（ｅ１′、ｅ２、ｅ１″、ｅ３；ｅ４、
ｅ５）を有し、該手段は前記データ信号で制御され、前
記の第１光線および第２光線はいずれかの出力部ポート
（Ｐ２、Ｐ４）に導かれ、該手段によって前記出力部ポ
ートに送られたこれらの光線は、その位相が相対的にシ
フトしており、このシフトの程度は前記データ信号の論
理レベルに左右されて変化し、いずれかの出力部ポート
を出たこれらの光線はそれぞれ第１通路または第２通路
を通り、（ロ）前記の通路のうちのいずれか１つを通る前記光線
の偏光面を９０゜回転させる手段（９）を有し、（ハ）前記の２つの通路を通る光線の偏光状態に応答し
て作動する手段（１３；１１３）を有し、該手段は前記
の第１通路または第２通路から来る前記光線を第１入力
部または第２入力部において受け、そしてこれらの光線
をモジュレータの出力部に伝送し、これによって、出力
光線からなる変調信号が形成され、該出力光線からなる
変調信号は、相対的に位相がシフトした２つの直交偏光
成分を有し、前記の相対的な位相のシフトは、前記の第
１通路および第２通路を経て送られた光線の相対的な位
相のシフトに左右されて変化し、すなわち、前記データ
信号のレベルに左右されて変化するものであることを特
徴とする偏光モジュレータ。
（６）データ信号によって制御される前記手段（ｅ１′
、ｅ２、ｅ１″、ｅ３；ｅ４、ｅ５）が、前記の光パワ
ーを有する入力光線を第１光線および第２光線に分ける
ことができるように配置され、その配分割合は前記デー
タ信号の論理レベルに左右されて変化し、この配分は、
前記データ信号から得られた第１制御信号の制御下に行
われ、さらにまた該手段によって、これらの光線は相対
的な位相のシフトを伴って前記出力部ポートに到達し、
このシフトは前記データ信号の論理レベルに左右されて
変化し、この作動は、前記データ信号から得られた第２
制御信号の制御下に行われる請求項４に記載のモジュレ
ータ。
（７）前記の光波用の集積導波デバイスが、方向性カッ
プラ（６ａ）および位相シフタ（６ｂ）を備えたもので
ある請求項５または６に記載のモジュレータ。
（８）前記のデータ信号がバイナリ信号である請求項１
−７のいずれかに記載のモジュレータ。
（９）前記のデータ信号で制御される前記手段（ｅ１′
、ｅ２、ｅ１″、ｅ３）は、第１光線および第２光線を
その第１位相または第２位相で出力部ポートに到達させ
ることができるように配置され、第１位相と第２位相と
の差はπであり、これらの位相は、バイナリデータ信号
が第１論理値または第２論理値のいずれであるかという
ことによって左右されて変化する請求項８に記載のモジ
ュレータ。
（１０）前記のデータ信号で制御される前記手段（ｅ１
′、ｅ２、ｅ１″、ｅ３）が、第１光線および第２光線
を出口部ポートに所定の位相で到達させることができる
ように配置され、前記のデータ信号が前記の第１論理値
を有するものである場合には、前記光線はその位相を変
えずに出口部ポートに到達し、当該変調信号が前記の第
２論理値を有するものである場合には、前記の第１光線
および第２光線の位相がそれぞれ＋π／２および−π／
２変化する請求項９に記載のモジュレータ。
（１１）前記の２つの通路の光路長を等しくする手段（
１１）を、前記の通路の１つに配置することを包含する
請求項１−１０のいずれかに記載のモジュレータ。
（１２）前記の等化手段（１１）によって生じた偏光状
態の変化を消去する手段（１２）を、前記の等化手段（
１１）と、前記の偏光状態に応答して作動する手段（１
３；１１３）との間に配置することを包含する請求項１
１に記載のモジュレータ。
（１３）高複屈折率の光ファイバから構成された第１ト
ランク（１５）をさらに含み、第１トランク（１５）は
前記入力部ポート（Ｐ１）に接続され、そして第１トラ
ンク（１５）は、変調すべき前記キャリヤを前記入力部
ポート（Ｐ１）に伝送するものであり、さらにまた、高
複屈折率の光ファイバから構成されそして等しい長さを
有する第２トランクおよび第３トランク（１６；１７）
が前記の第１出力部ポートおよび第２出力部ポート（Ｐ
３、Ｐ４）にそれぞれ接続され、前記の第２トランクお
よび第３トランク（１６；１７）はそれぞれ前記の第１
通路および第２通路の少なくとも一部を構成するもので
あり、前記の２つの通路のうちの１つを通じて送られる
信号の偏光面を回転させる前記手段が、前記の光ファイ
バから構成されたトランクの１つの末端部をその軸の周
りに９０゜回転させる手段からなるものである請求項１
−１０のいずれか一項に記載のモジュレータ。
（１４）偏光状態に応答して作動する前記手段（１３；
１１３）の後方の場所に、前記の方向性カップラで生じ
た位相のシフトを補償する手段（１８）を備えた請求項
７および８−１３のいずれかに記載のモジュレータ。