JPH0435732B2 - - Google Patents
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- JPH0435732B2 JPH0435732B2 JP55067197A JP6719780A JPH0435732B2 JP H0435732 B2 JPH0435732 B2 JP H0435732B2 JP 55067197 A JP55067197 A JP 55067197A JP 6719780 A JP6719780 A JP 6719780A JP H0435732 B2 JPH0435732 B2 JP H0435732B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- phase shift
- output
- interferometer
- voltage
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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
-
- 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
- G02F7/00—Optical analogue/digital converters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、インテグレーテツド・オプチツクス
により製造されるデジタル制御型の光強度変調器
に関する。
により製造されるデジタル制御型の光強度変調器
に関する。
２つのアーム内における光の伝播速度が電気−
光学的効果によつて異ならされ、それによつて位
相推移量が電気的に制御されるような２アーム干
渉計から、アナログ電圧により制御される光変調
器を製作することは知られている。この光変調か
ら出てくる光の強さは位相推移量とともに変化
し、したがつて電気光学的効果をひき起すアナロ
グ電圧によつてその光の強さが変調される。その
ような変調器の応答は正弦波状であるが、オプト
エレクトロニツクな帰還ループを付加することに
よつて直線状にすることができる。この改善が本
願出願人により出願されたフランス特許出願第
7908372号に開示されている。
光学的効果によつて異ならされ、それによつて位
相推移量が電気的に制御されるような２アーム干
渉計から、アナログ電圧により制御される光変調
器を製作することは知られている。この光変調か
ら出てくる光の強さは位相推移量とともに変化
し、したがつて電気光学的効果をひき起すアナロ
グ電圧によつてその光の強さが変調される。その
ような変調器の応答は正弦波状であるが、オプト
エレクトロニツクな帰還ループを付加することに
よつて直線状にすることができる。この改善が本
願出願人により出願されたフランス特許出願第
7908372号に開示されている。
本発明は多重制御デジタル信号変調器を作るた
めに同じ光学的な構成を用いることをねらいとす
るものである。デジタル制御される変調器は、通
信およびデータ処理の分野において数多くの用途
がある。そのような変調器を現在用いられている
全ての電子回路に用いることができるようにする
ためには、使用する制御電圧は低くなければなら
ず、TTLロジツクで用いられる電圧（０〜5V）
と同程度の電圧をなるべく用いるべきである。
めに同じ光学的な構成を用いることをねらいとす
るものである。デジタル制御される変調器は、通
信およびデータ処理の分野において数多くの用途
がある。そのような変調器を現在用いられている
全ての電子回路に用いることができるようにする
ためには、使用する制御電圧は低くなければなら
ず、TTLロジツクで用いられる電圧（０〜5V）
と同程度の電圧をなるべく用いるべきである。
電極の位置と、干渉計が作られる基板の結晶の
向きとを選択することにより、電極の間に生ずる
電界を、それらの電極に向き合つて配置されてい
るアームの部分における光波だけの伝播する速さ
に作用させるように構成できる。制御電圧が印加
される何組かの電極を干渉計に沿つて並置させる
ことにより、干渉計の対応する位置を独立に作用
させることができ、しかも電極間の相互作用は無
視できる。デジタル制御を行うために、光の強度
の応答は種々の制御ビツトのそれぞれの重みに依
存せねばならない。そのために、本発明は、比が
２の等比数列に従つて長さが変化する電極群、ま
たは比が２の等比数列に従う分圧比を有する分圧
器を介して制御ビツトを受ける同じ長さの電極群
を用いる。このようにすることにより、制御ビツ
トが状態０の時に、比が２である等比数列に従う
値を逐次有する移相量を得ることができる。更
に、可変電圧が印加される偏光電極により零調整
を行うことも可能である（全てのビツトが０の時
に出力の強さは最低である）。
向きとを選択することにより、電極の間に生ずる
電界を、それらの電極に向き合つて配置されてい
るアームの部分における光波だけの伝播する速さ
に作用させるように構成できる。制御電圧が印加
される何組かの電極を干渉計に沿つて並置させる
ことにより、干渉計の対応する位置を独立に作用
させることができ、しかも電極間の相互作用は無
視できる。デジタル制御を行うために、光の強度
の応答は種々の制御ビツトのそれぞれの重みに依
存せねばならない。そのために、本発明は、比が
２の等比数列に従つて長さが変化する電極群、ま
たは比が２の等比数列に従う分圧比を有する分圧
器を介して制御ビツトを受ける同じ長さの電極群
を用いる。このようにすることにより、制御ビツ
トが状態０の時に、比が２である等比数列に従う
値を逐次有する移相量を得ることができる。更
に、可変電圧が印加される偏光電極により零調整
を行うことも可能である（全てのビツトが０の時
に出力の強さは最低である）。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は光の強さを変調できる従来の２アーム
干渉計を示す。この干渉計は単一モード光波ガイ
ド分枝１を有する。この分枝１に強さがIEの光波
が結合される。この分枝１はフオークB1におい
て２本の平行アーム２，３に分岐される。これら
の平行アーム２，３は単一モード・ガイドを形成
する。これらの平行アーム２，３はフオークB2
において再びいつしよになつて単一モード光波ガ
イド分枝４に結合し、その分枝４において強がIS
の光が得られる。光が伝わる向きは４つのガイド
において同じである。電極が各ガイドすなわち各
アーム２，３の各側に配置される。たとえばアー
ム２と３の間に中心電極EMが配置され、アーム
２の他の側に電極E2が配置され、アーム３の他
の側に電極E3が配置される。電極E2，E3には電
圧V2，V3がそれぞれ印加され、電極EMは接地さ
れる。第１図に示されている電極の配置、すなわ
ち、電極が光ガイドに重なり合わずに、光ガイド
に近接する電極配置、によつて各光ガイド２，３
における電界を光が伝わる方向と、図面が描かれ
ている紙面とに垂直にされる。この場合には、用
いられる伝播モードはTEモードである。全体の
装置はニオブ酸リチウム（LiNbU3）、タンタル
酸リチウム（LiTaO3）、ｖ化ガリウム（GaAs）
のような電気光学的特性を有する基板の表面に作
られる。たとえば、通常の写真平版法を用いて、
基板中にチタンを拡散させることにより光ガイド
を作ることが可能である。光ガイドに加えられる
電界が図が描かれている紙面に平行である図示の
場合には、ニオブ酸塩リチウムの軸線ｃをこの紙
面内に含め、かつ光ガイド１〜４に共通な光の伝
播方向に垂直にして、電気−光学的効果を最大に
することが好ましい。電圧V2，V3が同一極性の
時は、アーム２，３に印加される電界の向きは逆
であり、それらの電界はそれらのアームの中を伝
わる光の速さを変化させる。その変化の向きはア
ーム２と３においては逆である。アーム２と３を
伝わる光の速さの差Δβは印加された電界の強さ
の和、すなわち、実際上は電圧Ｖの和に比例す
る。したがつて、フオークB2の位置においては、
アーム２，３からの元は、同相であつた２つの光
波の間に位相差Δφが生ずる。この位相差Δφは
Δφ＝Δβ×Ｌである。Ｌは電界が作用する長さ、
図示の場合には電極に共通の長さである。
干渉計を示す。この干渉計は単一モード光波ガイ
ド分枝１を有する。この分枝１に強さがIEの光波
が結合される。この分枝１はフオークB1におい
て２本の平行アーム２，３に分岐される。これら
の平行アーム２，３は単一モード・ガイドを形成
する。これらの平行アーム２，３はフオークB2
において再びいつしよになつて単一モード光波ガ
イド分枝４に結合し、その分枝４において強がIS
の光が得られる。光が伝わる向きは４つのガイド
において同じである。電極が各ガイドすなわち各
アーム２，３の各側に配置される。たとえばアー
ム２と３の間に中心電極EMが配置され、アーム
２の他の側に電極E2が配置され、アーム３の他
の側に電極E3が配置される。電極E2，E3には電
圧V2，V3がそれぞれ印加され、電極EMは接地さ
れる。第１図に示されている電極の配置、すなわ
ち、電極が光ガイドに重なり合わずに、光ガイド
に近接する電極配置、によつて各光ガイド２，３
における電界を光が伝わる方向と、図面が描かれ
ている紙面とに垂直にされる。この場合には、用
いられる伝播モードはTEモードである。全体の
装置はニオブ酸リチウム（LiNbU3）、タンタル
酸リチウム（LiTaO3）、ｖ化ガリウム（GaAs）
のような電気光学的特性を有する基板の表面に作
られる。たとえば、通常の写真平版法を用いて、
基板中にチタンを拡散させることにより光ガイド
を作ることが可能である。光ガイドに加えられる
電界が図が描かれている紙面に平行である図示の
場合には、ニオブ酸塩リチウムの軸線ｃをこの紙
面内に含め、かつ光ガイド１〜４に共通な光の伝
播方向に垂直にして、電気−光学的効果を最大に
することが好ましい。電圧V2，V3が同一極性の
時は、アーム２，３に印加される電界の向きは逆
であり、それらの電界はそれらのアームの中を伝
わる光の速さを変化させる。その変化の向きはア
ーム２と３においては逆である。アーム２と３を
伝わる光の速さの差Δβは印加された電界の強さ
の和、すなわち、実際上は電圧Ｖの和に比例す
る。したがつて、フオークB2の位置においては、
アーム２，３からの元は、同相であつた２つの光
波の間に位相差Δφが生ずる。この位相差Δφは
Δφ＝Δβ×Ｌである。Ｌは電界が作用する長さ、
図示の場合には電極に共通の長さである。
光ガイド４で得られる光の強さISは、位相差
Δφの関数として正弦波状に変化する。この変化
カーブを第２図に示す。光の強さISは最小値Inと
最大値IMの間で変化する。変調度IM／Inは装置の
結合損失と非対称性とに依存する。
Δφの関数として正弦波状に変化する。この変化
カーブを第２図に示す。光の強さISは最小値Inと
最大値IMの間で変化する。変調度IM／Inは装置の
結合損失と非対称性とに依存する。
電圧Ｖがアナログ変調から得られる場合には、
移相量が2nπと（2n＋１）πの間であれば、光の
強さの変化カーブの匂配を一定にするように光の
強さISは変調される。この変調は、変曲点・（Δφ
＝（2n＋１）π／２）の附近を除いて、直線的で
ない。
移相量が2nπと（2n＋１）πの間であれば、光の
強さの変化カーブの匂配を一定にするように光の
強さISは変調される。この変調は、変曲点・（Δφ
＝（2n＋１）π／２）の附近を除いて、直線的で
ない。
２アーム干渉計の以上説明した性質は、第３図
に示す本発明の装置で用いられる。この装置は多
重制御電圧変調器である。第３図に示す装置はデ
ジタル制御される。制御電圧は、電圧が零である
状態０と、電圧が全ての信号に共通の所定の値ｖ
である状態１との、２つの状態を有する２進信号
である。本発明の装置ではｎ組の電極が用いられ
る。ｎは制御電圧入力の数で、第３の場合にはｎ
＝３である。干渉計のアーム２と３の間に中心接
地電極EMが配置される。アーム２，３の各側に
は対称的な電極対E20とE30、E21とE31、E22とE32
が配置される。各電極対の各電極は互いに接続さ
れ、かつ２進信号v0，v1，v2が与えられる。これ
らの２進信号のうち、v0が最小の重みのビツトを
表わし、v2が最大の重みのビツトを表わすように
すると便利である。これらの重みを考慮に入れて
光出力の強さISを変調するために、電極対の長さ
を等比数列的に変化させる。すなわち、電極2n，
E20，E30の長さはl0であり、信号voを受ける電極
E2o，E3oの長さはlo＝2nl0に等しい。したがつて、
l1＝2l0，l2＝4l0である。アーム２と３の中を循環
する光波の間の電気−光学的効果により生ずる移
相量は、制御電圧が等しい時は、作用を受ける長
さに比例するから、移相量に及ぼす種々のビツト
の作用はそれらのビツトの重みに直接関係する。
更に、重みが逐次変化するビツトをそれぞれ表わ
す電圧v0，v1…によりひき起される引き続く移相
量は加え合わされて、フオークB2の位置で得ら
れる全移相量は、種々の入力ビツトにより構成さ
れている語に対応するアナログ値を表わす。
に示す本発明の装置で用いられる。この装置は多
重制御電圧変調器である。第３図に示す装置はデ
ジタル制御される。制御電圧は、電圧が零である
状態０と、電圧が全ての信号に共通の所定の値ｖ
である状態１との、２つの状態を有する２進信号
である。本発明の装置ではｎ組の電極が用いられ
る。ｎは制御電圧入力の数で、第３の場合にはｎ
＝３である。干渉計のアーム２と３の間に中心接
地電極EMが配置される。アーム２，３の各側に
は対称的な電極対E20とE30、E21とE31、E22とE32
が配置される。各電極対の各電極は互いに接続さ
れ、かつ２進信号v0，v1，v2が与えられる。これ
らの２進信号のうち、v0が最小の重みのビツトを
表わし、v2が最大の重みのビツトを表わすように
すると便利である。これらの重みを考慮に入れて
光出力の強さISを変調するために、電極対の長さ
を等比数列的に変化させる。すなわち、電極2n，
E20，E30の長さはl0であり、信号voを受ける電極
E2o，E3oの長さはlo＝2nl0に等しい。したがつて、
l1＝2l0，l2＝4l0である。アーム２と３の中を循環
する光波の間の電気−光学的効果により生ずる移
相量は、制御電圧が等しい時は、作用を受ける長
さに比例するから、移相量に及ぼす種々のビツト
の作用はそれらのビツトの重みに直接関係する。
更に、重みが逐次変化するビツトをそれぞれ表わ
す電圧v0，v1…によりひき起される引き続く移相
量は加え合わされて、フオークB2の位置で得ら
れる全移相量は、種々の入力ビツトにより構成さ
れている語に対応するアナログ値を表わす。
第３図に示す実施例では、全てのビツトが状態
０の時に全移相量Δφがπに等しく、全てのビツ
トが状態１の時に全位相量が2πに等しいように、
入力電圧の作用モードが構成される。したがつ
て、入力語に対応するアナログ値が可能な値の全
範囲にわたるものとすると、出力光の強さISは最
小値Inから最大値IMまで一様に増大する。種々の
可能な語に対応するISの種々の値が、第２図に示
されているカーブから得られる第４図のカーブか
ら得られる。このグラフの横軸は位相量Δφと、
その位相量に対応する制御電圧v0，v1，v2を示
し、縦軸は出力光の対応する強さとを表わす。第
１の条件、すなわち、全ての制御電圧が０の時に
Δφ＝πである、という条件を満すためには、２
つのアームの間にこの移相量πを導入することが
必要である。実際には、どのような電圧もない時
は出力光の強さは最大である。そのために、klp
Vp＝πとなるように、一定の電圧Vpが加えられ
る、長さがlpの偏相電極Epが更に設けられる。こ
の電極Epは、たとえば電極EMに向き合う電極
E20，E21，E22と同じ側に配置される。第２の条
件、すなわち、全ての制御ビツトが１の時にΔφ
＝2πとなる、という条件を満すためには、l0とｖ
の値を適当に選ばなければならない。電極がｎ個
用いられる一般的な場合における全位相量Δφは
次式で表わされる。
０の時に全移相量Δφがπに等しく、全てのビツ
トが状態１の時に全位相量が2πに等しいように、
入力電圧の作用モードが構成される。したがつ
て、入力語に対応するアナログ値が可能な値の全
範囲にわたるものとすると、出力光の強さISは最
小値Inから最大値IMまで一様に増大する。種々の
可能な語に対応するISの種々の値が、第２図に示
されているカーブから得られる第４図のカーブか
ら得られる。このグラフの横軸は位相量Δφと、
その位相量に対応する制御電圧v0，v1，v2を示
し、縦軸は出力光の対応する強さとを表わす。第
１の条件、すなわち、全ての制御電圧が０の時に
Δφ＝πである、という条件を満すためには、２
つのアームの間にこの移相量πを導入することが
必要である。実際には、どのような電圧もない時
は出力光の強さは最大である。そのために、klp
Vp＝πとなるように、一定の電圧Vpが加えられ
る、長さがlpの偏相電極Epが更に設けられる。こ
の電極Epは、たとえば電極EMに向き合う電極
E20，E21，E22と同じ側に配置される。第２の条
件、すなわち、全ての制御ビツトが１の時にΔφ
＝2πとなる、という条件を満すためには、l0とｖ
の値を適当に選ばなければならない。電極がｎ個
用いられる一般的な場合における全位相量Δφは
次式で表わされる。
Δφ＝ｋ（lpVp＋2l0v0＋2l1v1＋…＋2lo-1vo-1）
ここで、 klpVp＝π，v0＝v1＝v2＝ｖ，l1＝2l0，l2＝4l0
とすると、 Δφ＝π＋2kl0ｖ（１＋２＋…＋2n-1）＝π＋2kl0
ｖ（2n−１）が得られる。ｖがたとえば電子的変
調器により固定されるものとすると、l0の値が決
定されてΔφ＝2πを得ることができる。
ここで、 klpVp＝π，v0＝v1＝v2＝ｖ，l1＝2l0，l2＝4l0
とすると、 Δφ＝π＋2kl0ｖ（１＋２＋…＋2n-1）＝π＋2kl0
ｖ（2n−１）が得られる。ｖがたとえば電子的変
調器により固定されるものとすると、l0の値が決
定されてΔφ＝2πを得ることができる。
第５図は本発明の変調器の一実施例を示す。こ
の変調器はニオブ酸リチウムから作られた基板５
の上に作られる。光ガイド１，２，３，４が基板
の表面Σの上にチタンを局部的に拡散させること
により形成される。基板５の軸線ｃの向きは表面
Σに垂直になるように定められる。アーム２，３
の全長は和l0＋l1＋…＋lo-1よりも長いように選択
される。光ガイド１に結合される光はたとえば光
フアイバ１１から与えられる。この結合は基板の
縁部に対して直接行われる。同様に、出力光は基
板の他の縁部で光フアイバ１２により集められ
る。ニオブ酸リチウムについて選択されている向
きのために、光ガイド２，３に加えられる電界の
向きが軸線ｃに平行、したがつて基板の表面Σに
垂直であるように電極が配置される。この場合に
は、光ガイドで用いられる伝播モードはTMモー
ドである。そのためには、各電極対E2i−EMとE3i
−EMの一方の電極が光ガイド２，３にそれぞれ
重なり合うことが必要である。第５図に示す実施
例では、電極EMが光ガイド２に重なり合い、電
極E30，…，E3o-1が光ガイド３に重なり合うよう
に選択されている。
の変調器はニオブ酸リチウムから作られた基板５
の上に作られる。光ガイド１，２，３，４が基板
の表面Σの上にチタンを局部的に拡散させること
により形成される。基板５の軸線ｃの向きは表面
Σに垂直になるように定められる。アーム２，３
の全長は和l0＋l1＋…＋lo-1よりも長いように選択
される。光ガイド１に結合される光はたとえば光
フアイバ１１から与えられる。この結合は基板の
縁部に対して直接行われる。同様に、出力光は基
板の他の縁部で光フアイバ１２により集められ
る。ニオブ酸リチウムについて選択されている向
きのために、光ガイド２，３に加えられる電界の
向きが軸線ｃに平行、したがつて基板の表面Σに
垂直であるように電極が配置される。この場合に
は、光ガイドで用いられる伝播モードはTMモー
ドである。そのためには、各電極対E2i−EMとE3i
−EMの一方の電極が光ガイド２，３にそれぞれ
重なり合うことが必要である。第５図に示す実施
例では、電極EMが光ガイド２に重なり合い、電
極E30，…，E3o-1が光ガイド３に重なり合うよう
に選択されている。
したがつて、接地されている電極EMに関して
電極対E2i，E3iに加えられる電圧により、互いに
逆向きの電界が光ガイド２，３に加えられる。そ
れらの電界が移相量に及ぼす作用は互いに加え合
わされる。２進信号v0，…vo-1は変調源６から発
生される。偏相電圧vpは可変直流電源７から与え
られる。電極EpはフオークB1に接近して電極に
この斜めになつた部分の所に配置される。
電極対E2i，E3iに加えられる電圧により、互いに
逆向きの電界が光ガイド２，３に加えられる。そ
れらの電界が移相量に及ぼす作用は互いに加え合
わされる。２進信号v0，…vo-1は変調源６から発
生される。偏相電圧vpは可変直流電源７から与え
られる。電極EpはフオークB1に接近して電極に
この斜めになつた部分の所に配置される。
第５図に示す変調器は、光ガイドの長さが２ミ
クロン、アーム２と３の間隔が60ミクロン、フオ
ーク角度が１度で、６ビツトの制御信号で制御さ
れるように作られている。したがつて、斜めの部
分を光が伝わる向きは光ガイド１，２，３，４の
中を光が伝わる向きと実際にはほとんど同じであ
る。
クロン、アーム２と３の間隔が60ミクロン、フオ
ーク角度が１度で、６ビツトの制御信号で制御さ
れるように作られている。したがつて、斜めの部
分を光が伝わる向きは光ガイド１，２，３，４の
中を光が伝わる向きと実際にはほとんど同じであ
る。
l0の長さとして0.3mmを選択したから、制御電極
の作用長は（26−１）＝18.9mmである。全ての制
御ビツトが状態１の時に、ｖ＝1Vを選択するこ
とによりπに等しい移相量を得ることが可能であ
る。これは求めている結果である。5V台の偏相
電圧を得るためには、長さlpはlp＝（26−１）l0／
vp＝４mm台でなければならない。Vpの値を精密
に調整することにより、全てのビツトが零の時
は、測定される変調度IM／Inが95％であるから、
Inの非常に小さい最小値が得られる。
の作用長は（26−１）＝18.9mmである。全ての制
御ビツトが状態１の時に、ｖ＝1Vを選択するこ
とによりπに等しい移相量を得ることが可能であ
る。これは求めている結果である。5V台の偏相
電圧を得るためには、長さlpはlp＝（26−１）l0／
vp＝４mm台でなければならない。Vpの値を精密
に調整することにより、全てのビツトが零の時
は、測定される変調度IM／Inが95％であるから、
Inの非常に小さい最小値が得られる。
これらの電圧値（Vp＝5V，ｖ＝1V）はTTL
技術に従つて作られた電子回路で使用できる。
技術に従つて作られた電子回路で使用できる。
第５図に示す変調器では出力光の強さを非直線
的に分布させることになる移相量πの代りに、変
曲点の各側における変化カーブのより小さい範囲
の部分を用いるように、もつと小さい移相量を用
いることもできる。この場合に、変調器の特性を
同じに保つたまま、ｖとVpの値を前記した値に
保ちたいものとすると、長さlpを長くすること
と、長さl0を短くすることが必要である。たとえ
ば、移相量Δφをπ−2πでなくて5π／４とし、Ｉ
を√２で示すためには、 klpVp＝5π／４ にせねばならない。先に説明した例ではklpVp＝
πで、lp＝４mmであつたから、ｋとVpを一定とす
るとlp＝５mmとなる。更に、2kl0ｖ（2n−１）＝
π／２とする必要がある。また、先に述べた例で
は2kl0ｖ（2n−１）＝πで、l0＝0.3mmであつたか
ら、k1v1ｎを一定とするとl0＝0.15mmとなる。こ
の変調モードでは、全ての入力ビツトが状態０の
時に出力光の強さが零ではないという特異性を示
す。
的に分布させることになる移相量πの代りに、変
曲点の各側における変化カーブのより小さい範囲
の部分を用いるように、もつと小さい移相量を用
いることもできる。この場合に、変調器の特性を
同じに保つたまま、ｖとVpの値を前記した値に
保ちたいものとすると、長さlpを長くすること
と、長さl0を短くすることが必要である。たとえ
ば、移相量Δφをπ−2πでなくて5π／４とし、Ｉ
を√２で示すためには、 klpVp＝5π／４ にせねばならない。先に説明した例ではklpVp＝
πで、lp＝４mmであつたから、ｋとVpを一定とす
るとlp＝５mmとなる。更に、2kl0ｖ（2n−１）＝
π／２とする必要がある。また、先に述べた例で
は2kl0ｖ（2n−１）＝πで、l0＝0.3mmであつたか
ら、k1v1ｎを一定とするとl0＝0.15mmとなる。こ
の変調モードでは、全ての入力ビツトが状態０の
時に出力光の強さが零ではないという特異性を示
す。
移相量π−2πのほぼ全範囲にわたつて、出力
光の強さの分布がほぼ直線状となるようにするた
めに、1979年４月３日付の本願出願人によるフラ
ンス特許出願第7908372号に開示されている技術
を利用することができる。このフランス特許出願
は１つの変調電圧入力を用いた光変調器に関する
ものであるが、それにおいて出力光の強度分布を
直線状にするために、出力光の強度に比例する電
圧を変調電圧に重畳する帰還ループが使用されて
いる。この帰還ループの技術を本発明のデジタル
制御される光変調器に利用した２つの実施例を第
６，７図に示す。
光の強さの分布がほぼ直線状となるようにするた
めに、1979年４月３日付の本願出願人によるフラ
ンス特許出願第7908372号に開示されている技術
を利用することができる。このフランス特許出願
は１つの変調電圧入力を用いた光変調器に関する
ものであるが、それにおいて出力光の強度分布を
直線状にするために、出力光の強度に比例する電
圧を変調電圧に重畳する帰還ループが使用されて
いる。この帰還ループの技術を本発明のデジタル
制御される光変調器に利用した２つの実施例を第
６，７図に示す。
第６図に示す実施例では、接地電極EMと、干
渉計の一方の側に配置されている一連の電極Ep，
E20，E21…との間に制御ビツトと偏相電圧が与え
られる。これらの電極の長さは比が２である等比
数列に従つて逐次長くなつている。干渉計を出た
光はセパレータ８により受けられる。このセパレ
ータ８は前記フランス特許出願に開示されている
種々のやり方で作ることができる。セパレータに
より受けられた光の一部は光検出器９へ与えられ
る。この光検出器９も前記フランス特許出願にお
いて記述されている。この光検出器９は帰還電圧
VRを供給する。この帰還電圧VRは電極EMと第２
の電極群E30，E31…との間に加えられる。電極
E30，E31…の長さは電極E20，E21…の長さ同じで
ある。
渉計の一方の側に配置されている一連の電極Ep，
E20，E21…との間に制御ビツトと偏相電圧が与え
られる。これらの電極の長さは比が２である等比
数列に従つて逐次長くなつている。干渉計を出た
光はセパレータ８により受けられる。このセパレ
ータ８は前記フランス特許出願に開示されている
種々のやり方で作ることができる。セパレータに
より受けられた光の一部は光検出器９へ与えられ
る。この光検出器９も前記フランス特許出願にお
いて記述されている。この光検出器９は帰還電圧
VRを供給する。この帰還電圧VRは電極EMと第２
の電極群E30，E31…との間に加えられる。電極
E30，E31…の長さは電極E20，E21…の長さ同じで
ある。
第６図の実施例では、電極群E30，E31，E32に
は帰還電圧VRだけが加えられるため、これらの
電極E30，E31，E32は一つの電極として構成され
ていてもよい。
は帰還電圧VRだけが加えられるため、これらの
電極E30，E31，E32は一つの電極として構成され
ていてもよい。
干渉計の各分枝中における光の速さに及ぼす電
極E2i，E3iの作用は、それらの電極に与えられる
電圧に、同じ比例係数でもつて比例する。第６図
に示すように別の電極群に制御ビツトv0，v1，v2
…と帰還電圧VRを別々に与える代りに、第７図
に示すように、同じ電極群たとえばE30，E31…へ
の２つの入力端子を有する加算器５０，５１…を
介してそれらの電圧VR，v0，v1…を与えること
もできる。この場合には電極E20，E21…は省き、
その代りに１つの偏相電極Vpを用いる。
極E2i，E3iの作用は、それらの電極に与えられる
電圧に、同じ比例係数でもつて比例する。第６図
に示すように別の電極群に制御ビツトv0，v1，v2
…と帰還電圧VRを別々に与える代りに、第７図
に示すように、同じ電極群たとえばE30，E31…へ
の２つの入力端子を有する加算器５０，５１…を
介してそれらの電圧VR，v0，v1…を与えること
もできる。この場合には電極E20，E21…は省き、
その代りに１つの偏相電極Vpを用いる。
帰還ループを含んでいたり、含まなかつたりす
るその他の多くの実施例も可能である。この場合
にも制御ビツトと、おそらくは帰還電圧とを１つ
または２つの電極群へ与える。それらの電極群に
含まれる各電極の長さは比が２である等比級数的
にしだいに長くなる。制御ビツトを入力させるた
めに１つの電極群が用いられる場合には、制御ビ
ツトが２つの電極群に与えられて、干渉計の２つ
のアームに作用する場合とは異なり、積liviに２
を乗じなければならない。
るその他の多くの実施例も可能である。この場合
にも制御ビツトと、おそらくは帰還電圧とを１つ
または２つの電極群へ与える。それらの電極群に
含まれる各電極の長さは比が２である等比級数的
にしだいに長くなる。制御ビツトを入力させるた
めに１つの電極群が用いられる場合には、制御ビ
ツトが２つの電極群に与えられて、干渉計の２つ
のアームに作用する場合とは異なり、積liviに２
を乗じなければならない。
ｎビツトで構成されている制御語で光の強さを
変調するためには、等しくない長さの電極を用い
ることが不可欠というわけではない。第８図は全
ての制御電極の長さが等しい実施例を示すもので
ある。２つのアームの中を伝わる光の位相差は電
圧と電極の長さとの積に比例するから、種々の重
みを達成するためには長さではなくて電圧の重み
づけを行う必要がある。このことが、第８図に示
す実施例が、電圧Vpを受ける偏相電極Epと、電
極E30，E31…にそれぞれ接続される電極E20，E21
…とを有する干渉計に加えて、分圧器６０，６
２，６３を有する理由である。これらの分圧器６
０，６１，６２，６３は値０又はｖをとる電圧ビ
ツトu0，u1，u2，u3をそれぞれ受け、電圧v0，
v1，v2，v3をそれぞれ出力する。ここに、V0＝
u0／23ｒ，V1＝u1／22ｒ，V2＝u2／2r，V3＝
u3／ｒで、ｒは値ｖと制御電極の長さとの関数と
して選ばれた分圧比である。例えば、u0＝０，u1
＝ｖ，u2＝ｖ，u3＝０の場合、電圧V0〜V3はV0
＝０，V1＝ｖ／22ｒ，V2＝ｖ／2r，V3＝０とな
る。第８図に示す変調器の動作は第３図に示す変
調器の動作と同様である。前記した全ての実施
例、とくに応答を直線化するために帰還ループを
組合わせた実施例を用いることにより、同じ長さ
の電極を用いたデジタル制御される変調器を作る
ことができる。
変調するためには、等しくない長さの電極を用い
ることが不可欠というわけではない。第８図は全
ての制御電極の長さが等しい実施例を示すもので
ある。２つのアームの中を伝わる光の位相差は電
圧と電極の長さとの積に比例するから、種々の重
みを達成するためには長さではなくて電圧の重み
づけを行う必要がある。このことが、第８図に示
す実施例が、電圧Vpを受ける偏相電極Epと、電
極E30，E31…にそれぞれ接続される電極E20，E21
…とを有する干渉計に加えて、分圧器６０，６
２，６３を有する理由である。これらの分圧器６
０，６１，６２，６３は値０又はｖをとる電圧ビ
ツトu0，u1，u2，u3をそれぞれ受け、電圧v0，
v1，v2，v3をそれぞれ出力する。ここに、V0＝
u0／23ｒ，V1＝u1／22ｒ，V2＝u2／2r，V3＝
u3／ｒで、ｒは値ｖと制御電極の長さとの関数と
して選ばれた分圧比である。例えば、u0＝０，u1
＝ｖ，u2＝ｖ，u3＝０の場合、電圧V0〜V3はV0
＝０，V1＝ｖ／22ｒ，V2＝ｖ／2r，V3＝０とな
る。第８図に示す変調器の動作は第３図に示す変
調器の動作と同様である。前記した全ての実施
例、とくに応答を直線化するために帰還ループを
組合わせた実施例を用いることにより、同じ長さ
の電極を用いたデジタル制御される変調器を作る
ことができる。
本発明の変調器は光フアイバによる光伝送装置
と、データの光学的処理とにとくに用いることが
できる。この光変調器が低電圧で動作すること、
通過帯域が広いこと、小型であることは従来の同
種の光変調器よりも優れている点である。この光
変調器の興味ある１つの応用例はデジタル−アナ
ログ変換である。実際に、パラメータを適切に選
択することにより、次第に大きくなるアナログ値
に組合わせることができる制御語で出力光の強さ
を次第に大きくできるから、アナログ電圧値に実
際に比例する値を有するアナログ電圧を再生する
ためにこの性質を用いることが可能である。この
デジタル−アナログ変換器を第９図に示す。この
第９図のデジタル−アナログ変換器は、基本構造
において第６図のものと同じ光変調器を用いてい
る。光ガイド分枝４に設けられた光学カプラ８に
よつて、出力光の一部が帰還電圧VRを生成する
ための光検出器９に送られる。この帰還ループの
採用により、出力光を直線状に変化させることが
出来、変換品質を高めることが出来る。出力光の
大部分は光検出器１００に送られる。光検出器１
００の出力端子には入力語のアナログ値に対応す
る電圧Vaが得られる。
と、データの光学的処理とにとくに用いることが
できる。この光変調器が低電圧で動作すること、
通過帯域が広いこと、小型であることは従来の同
種の光変調器よりも優れている点である。この光
変調器の興味ある１つの応用例はデジタル−アナ
ログ変換である。実際に、パラメータを適切に選
択することにより、次第に大きくなるアナログ値
に組合わせることができる制御語で出力光の強さ
を次第に大きくできるから、アナログ電圧値に実
際に比例する値を有するアナログ電圧を再生する
ためにこの性質を用いることが可能である。この
デジタル−アナログ変換器を第９図に示す。この
第９図のデジタル−アナログ変換器は、基本構造
において第６図のものと同じ光変調器を用いてい
る。光ガイド分枝４に設けられた光学カプラ８に
よつて、出力光の一部が帰還電圧VRを生成する
ための光検出器９に送られる。この帰還ループの
採用により、出力光を直線状に変化させることが
出来、変換品質を高めることが出来る。出力光の
大部分は光検出器１００に送られる。光検出器１
００の出力端子には入力語のアナログ値に対応す
る電圧Vaが得られる。
第１図は従来の２アーム干渉計の概略図、第２
図は第１図に示す干渉計の応答カーブ、第３図は
本発明の光変調器の概略図、第４図は第３図に示
す光変調器の応答カーブ、第５図の本発明の一実
施例の斜視図、第６，７，８図は本発明の異なる
実施例の概略図、第９図は本発明のデジタル−ア
ナログ変換器の概略図である。 １，４……単一モード光ガイド分岐、２，３…
…アーム、５……基板、６……変調源、７……可
変直流電源、９……光検出器、B1，B2……フオ
ーク、Ｅ……電極。
図は第１図に示す干渉計の応答カーブ、第３図は
本発明の光変調器の概略図、第４図は第３図に示
す光変調器の応答カーブ、第５図の本発明の一実
施例の斜視図、第６，７，８図は本発明の異なる
実施例の概略図、第９図は本発明のデジタル−ア
ナログ変換器の概略図である。 １，４……単一モード光ガイド分岐、２，３…
…アーム、５……基板、６……変調源、７……可
変直流電源、９……光検出器、B1，B2……フオ
ーク、Ｅ……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入射光を受ける入力ガイドに接続される２ア
ーム干渉計を、電気光学的性質を有する基板の表
面上に備え、２つのアームの内部を伝わる光の部
分は出力ガイドにおいて干渉計の出力端子で組合
わされ、出力光の強さは２つのアーム内を伝わる
光の部分の間で干渉計に導入される移相量に依存
し、その移相量はｎ個のデジタル制御電圧により
干渉計に沿つてそれぞれ逐次生じさせられるｎ個
の基本移相量に依存し、それらのｎ個の基本移相
量は比が２の等比数列に従つて発生され、さらに
少なくとも１つのアームの付近に、前記デジタル
制御電圧には依存しない一定の移相量を生じさせ
るための電極が設けられていることを特徴とする
デジタル制御される光強度変調器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の変調器であつ
て、全てのデジタル制御電圧が状態０の時に出力
光の強度が最低であるように、前記一定の移相量
を生じさせるための電極に可変直流電源が接続さ
れていることを特徴とする変調器。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の変調器であつ
て、全ての制御電圧に対する共通の制御された電
極と、前記一定の移相量を生じさせるための電極
との間に直流電圧が印加されることを特徴とする
変調器。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の変調器であつ
て、共通の制御された電極と、アームに関して同
じ側に置かれた少くともｎ個の電極との間にｎ個
の制御電圧がそれぞれ印加されることを特徴とす
る変調器。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の変調器であつ
て、ｎ個の電極の長さは比が２である等比数列的
に順次長くされ、ｎ個の制御電圧がそれらの電極
に直接印加されることを特徴とする変調器。 ６ 特許請求の範囲第４項記載の変調器であつ
て、ｎ個の電極の長さは等しく、ｎ個の制御電圧
が、比が２である等比数列的な分圧比を有するｎ
個の分圧器を介して、ｎ個の電極に印加されるこ
とを特徴とする変調器。 ７ 入射光を受ける入力ガイドに接続される２ア
ーム干渉計を、電気光学的性質を有する基板の表
面上に備え、２つのアームの内部を伝わる光の部
分は出力ガイドにおいて干渉計の出力端子で組合
わされ、出力光の強さは２つのアーム内を伝わる
光の部分の間で干渉計に導入される移相量に依存
し、その移相量はｎ個のデジタル制御電圧により
干渉計に沿つてそれぞれ逐次生じさせられるｎ個
の基本移相量に依存し、それらのｎ個の基本移相
量は比が２の等比数列に従つて発生され、さらに
少なくとも１つのアームの付近に、前記デジタル
制御電圧には依存しない一定の移相量を生じさせ
るための電極が設けられ、さらに、前記出力ガイ
ドに出力される光の一部を受け、前記デジタル制
御電圧により生じさせられるｎ個の基本移相量に
それぞれ重畳されるｎ個の帰還位相推移量を生じ
させるための帰還ループが設けられていることを
特徴とするデジタル制御される光強度変調器。 ８ 入射光を受ける入力ガイドに接続される２ア
ーム干渉計を、電気光学的性質を有する基板の表
面上に備え、２つのアームの内部を伝わる光の部
分は出力ガイドにおいて干渉計の出力端子で組合
わされ、出力光の強さは２つのアーム内を伝わる
光の部分の間で干渉計に導入される移相量に依存
し、その移相量はｎ個のデジタル制御電圧により
干渉計に沿つてそれぞれ逐次生じさせられるｎ個
の基本移相量に依存し、それらのｎ個の基本移相
量は比が２の等比数列に従つて発生され、さらに
少なくとも１つのアームの付近に、前記デジタル
制御電圧には依存しない一定の移相量を生じさせ
るための電極が設けられ、さらに、前記出力ガイ
ドに出力される光の少なくとも一部を受けて、前
記ｎ個のデジタル電圧から形成される制御値に関
連するアナログ値に対応する出力電圧を出力する
光検出器を備え、それにより前記ｎ個のデジタル
電圧から形成される制御値をアナログ値を持つ出
力電圧に変換する、デジタル−アナログ変換のた
めのデジタル制御される光強度変調器の使用方
法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7913194A FR2457505A1 (fr) | 1979-05-23 | 1979-05-23 | Modulateur d'intensite lumineuse a commande numerique en optique integree et convertisseur numerique analogique comprenant un tel modulateur |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55155323A JPS55155323A (en) | 1980-12-03 |
| JPH0435732B2 true JPH0435732B2 (ja) | 1992-06-12 |
Family
ID=9225806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6719780A Granted JPS55155323A (en) | 1979-05-23 | 1980-05-22 | Digital controlled optical strength modulator |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4288785A (ja) |
| EP (1) | EP0020216B1 (ja) |
| JP (1) | JPS55155323A (ja) |
| CA (1) | CA1153095A (ja) |
| DE (1) | DE3068786D1 (ja) |
| FR (1) | FR2457505A1 (ja) |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515430A (en) * | 1980-09-15 | 1985-05-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Integrated optical transducers |
| USH96H (en) | 1982-09-13 | 1986-08-05 | United States Of America | Intensity modulated light source |
| DE3242818A1 (de) * | 1982-11-19 | 1984-05-24 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur durchfuehrung einer skalaren multiplikation von vektoren |
| FR2558270B1 (fr) * | 1984-01-18 | 1986-04-25 | Comp Generale Electricite | Modulateur electro-optique interferentiel a haute sensibilite |
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| US4607909A (en) * | 1984-06-14 | 1986-08-26 | Polaroid Corporation | Method for modulating a carrier wave |
| SE463740B (sv) * | 1985-04-30 | 1991-01-14 | Ericsson Telefon Ab L M | Elektrooptisk modulator |
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| US4770483A (en) * | 1985-12-23 | 1988-09-13 | Battelle Memorial Institute | Electrooptic sampling apparatus for sampling electrical and optical signals |
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| JPS62206520A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-11 | Nec Corp | 光伝送符号発生回路 |
| US4776657A (en) * | 1986-03-25 | 1988-10-11 | Tektronix, Inc. | Electro-optic phase shifter with reduced input capacitance |
| GB2213298B (en) * | 1987-11-30 | 1991-05-29 | Plessey Co Plc | Analogue-to-digital converter |
| US4882775A (en) * | 1988-07-22 | 1989-11-21 | The Boeing Company | Demodulation technique for coherence multiplexed optical data transmission system |
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| US4936644A (en) * | 1989-06-13 | 1990-06-26 | Hoechst Celanese Corp. | Polarization-insensitive interferometric waveguide electrooptic modulator |
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| US5157744A (en) * | 1991-12-16 | 1992-10-20 | At&T Bell Laboratories | Soliton generator |
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| US5237629A (en) * | 1992-03-19 | 1993-08-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Digitally controlled distributed phase shifter |
| GB9519497D0 (en) * | 1995-09-25 | 1995-11-29 | Integrated Optical Components | Optical modulator |
| KR100261230B1 (ko) * | 1997-07-14 | 2000-07-01 | 윤종용 | 집적광학 광 강도 변조기 및 그 제조방법 |
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| FR2784185B1 (fr) | 1998-10-06 | 2001-02-02 | Thomson Csf | Dispositif pour l'harmonisation entre une voie d'emission laser et une voie passive d'observation |
| JP3841261B2 (ja) * | 2000-09-11 | 2006-11-01 | 三菱電機株式会社 | 位相変調装置及び位相変調方法 |
| US6377717B1 (en) * | 2000-10-04 | 2002-04-23 | Nortel Networks Limited | Optical modulators |
| JP3974792B2 (ja) * | 2002-02-07 | 2007-09-12 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイス及び光デバイス |
| DE10307525B4 (de) * | 2003-02-21 | 2006-03-16 | Litef Gmbh | Verfahren und Einrichtung zur Erhöhung der Auflösung eines digitalen Phasenmodulators für eine faseroptische Signalübertragungs- oder Messeinrichtung |
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