JPH06289342A - 光位相変調器 - Google Patents
光位相変調器Info
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- JPH06289342A JPH06289342A JP7478493A JP7478493A JPH06289342A JP H06289342 A JPH06289342 A JP H06289342A JP 7478493 A JP7478493 A JP 7478493A JP 7478493 A JP7478493 A JP 7478493A JP H06289342 A JPH06289342 A JP H06289342A
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- output light
- coupler
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ホモダインの局発光位相制御に適
した無限制御性を持つ外部光位相変調器を提供すること
を目的とする。 【構成】 入力光を第１の出力光及び第２の出力光に分
岐する分岐比可変型カップラと、前記第１の出力光の光
路に配置された１８０度以上の位相可変範囲を持つ第１
の位相変調素子と、前記第２の出力光の光路に配置され
た１８０度以上の位相可変範囲を持つ第２の位相変調素
子と、前記第１の出力光の光路あるいは第２の出力光の
光路のいずれか一方に配置され分岐比可変カップラによ
って生じた位相差を補正する位相補正器と、前記第１の
位相変調素子、第２の位相変調素子、若しくは位相補正
器を介して入力される第１の出力光と前記第２の出力光
を結合する３ｄＢカップラとを備えて構成される。
した無限制御性を持つ外部光位相変調器を提供すること
を目的とする。 【構成】 入力光を第１の出力光及び第２の出力光に分
岐する分岐比可変型カップラと、前記第１の出力光の光
路に配置された１８０度以上の位相可変範囲を持つ第１
の位相変調素子と、前記第２の出力光の光路に配置され
た１８０度以上の位相可変範囲を持つ第２の位相変調素
子と、前記第１の出力光の光路あるいは第２の出力光の
光路のいずれか一方に配置され分岐比可変カップラによ
って生じた位相差を補正する位相補正器と、前記第１の
位相変調素子、第２の位相変調素子、若しくは位相補正
器を介して入力される第１の出力光と前記第２の出力光
を結合する３ｄＢカップラとを備えて構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光通信のホ
モダイン方式に使用する局発光位相制御に適した無限制
御性を持つ外部光位相変調器に関するものである。
モダイン方式に使用する局発光位相制御に適した無限制
御性を持つ外部光位相変調器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、コヒーレント光通信にはヘテロダ
インとホモダインの２種類の検波方法のいずれかが採用
される。この内、ヘテロダインによる検波方法は光周波
数をいったんマイクロ波中間周波数におとして、さらに
復調器で復調してベースバンド信号を得る。一方、ホモ
ダインは光周波数から直接ベースバンド信号を得る。
インとホモダインの２種類の検波方法のいずれかが採用
される。この内、ヘテロダインによる検波方法は光周波
数をいったんマイクロ波中間周波数におとして、さらに
復調器で復調してベースバンド信号を得る。一方、ホモ
ダインは光周波数から直接ベースバンド信号を得る。
【０００３】また、受信側では送られてきた信号光と受
信器内部にある局発光源用レーザから発せられる局発光
を混合し、干渉させて受信する。一方、ホモダインでは
このとき、ベースバンド信号を直接復調できるように信
号光と局発光の光周波数と位相が一致している必要があ
る。このためホモダインでは通常、局発光の光周波数と
位相を信号光に合わせる制御を行う。これまでは、通
常、受信信号から位相誤差信号を検出し、局発光源の半
導体レーザ（ＬＤ）の注入電流にフィードバックする方
法が取られてきた。
信器内部にある局発光源用レーザから発せられる局発光
を混合し、干渉させて受信する。一方、ホモダインでは
このとき、ベースバンド信号を直接復調できるように信
号光と局発光の光周波数と位相が一致している必要があ
る。このためホモダインでは通常、局発光の光周波数と
位相を信号光に合わせる制御を行う。これまでは、通
常、受信信号から位相誤差信号を検出し、局発光源の半
導体レーザ（ＬＤ）の注入電流にフィードバックする方
法が取られてきた。
【０００４】しかし、ホモダインでは非常に細いレーザ
線幅が要求される。このため、通常の半導体レーザでは
なく固体レーザや外部共振器型半導体レーザを使用する
ことがある。固体レーザでは上述のような注入電流を変
える方法を適用することは出来ない。また、外部共振器
型半導体レーザでは注入電流を変えて制御することは可
能だが、僅かな位相変調のために注入電流を大きく変え
る必要がある。その結果、生ずるパワー変動が受信感度
に悪影響を及ぼす可能性があり、外部位相変調器を使用
したほうが効率良く制御が行える。また、特願平０４−
０２３７３２「光受信器」に記載されるような構成でホ
モダインで偏波ダイバーシティを行うためには外部変調
器が必要となることもある。
線幅が要求される。このため、通常の半導体レーザでは
なく固体レーザや外部共振器型半導体レーザを使用する
ことがある。固体レーザでは上述のような注入電流を変
える方法を適用することは出来ない。また、外部共振器
型半導体レーザでは注入電流を変えて制御することは可
能だが、僅かな位相変調のために注入電流を大きく変え
る必要がある。その結果、生ずるパワー変動が受信感度
に悪影響を及ぼす可能性があり、外部位相変調器を使用
したほうが効率良く制御が行える。また、特願平０４−
０２３７３２「光受信器」に記載されるような構成でホ
モダインで偏波ダイバーシティを行うためには外部変調
器が必要となることもある。
【０００５】外部変調器で無限位相変調が可能なもの
は、光周波数変調器、光ＳＳＢ変調器などの形でいくつ
か報告されている。例えば図１６に示す、Noe,et al.の
報告（Electronics Letters Vol.24 No.21 p1348）では
１／２波長板の機能をもつ光ＩＣを使用して無限位相変
調を実現している。すなわち、光ファイバ１０１から入
力される入力光を、偏波コントローラ１０３を介して１
／２波長素子１０５に入力して、さらに偏波コントロー
ラ１０３を介して光ファイバ１０１に出力するものであ
る。
は、光周波数変調器、光ＳＳＢ変調器などの形でいくつ
か報告されている。例えば図１６に示す、Noe,et al.の
報告（Electronics Letters Vol.24 No.21 p1348）では
１／２波長板の機能をもつ光ＩＣを使用して無限位相変
調を実現している。すなわち、光ファイバ１０１から入
力される入力光を、偏波コントローラ１０３を介して１
／２波長素子１０５に入力して、さらに偏波コントロー
ラ１０３を介して光ファイバ１０１に出力するものであ
る。
【０００６】この構成では位相変調器への入力光の偏波
が完全な円偏波でなければならないが、光ＩＣの光導波
路に完全な円偏波を入力するのは導波路の構造の非対称
性から困難である。入力光が完全な円偏波ではないと出
力光の偏波が位相の変調量によって変化してしまう。コ
ヒーレント光通信では局発光の偏波変動は受信感度の深
刻な劣化を引き起こすため１／２波長板を使用した構成
は適さない。
が完全な円偏波でなければならないが、光ＩＣの光導波
路に完全な円偏波を入力するのは導波路の構造の非対称
性から困難である。入力光が完全な円偏波ではないと出
力光の偏波が位相の変調量によって変化してしまう。コ
ヒーレント光通信では局発光の偏波変動は受信感度の深
刻な劣化を引き起こすため１／２波長板を使用した構成
は適さない。
【０００７】また、Izutsu,et al. の報告（IEEE J.Qua
ntum Electron. Vol.QE-17 No.11 p2255）では、図１７
に示す構成でＳＳＢ変調を行っている。この場合には、
Ｙ分岐型３ｄＢカップラ１５に入力された入力光を分岐
し、さらにＹ分岐型３ｄＢカップラ１５で４つに分岐し
ている。このとき一方の側のＹ分岐型３ｄＢカップラ１
５の前方にはπ／２位相器２１が配設され、また分岐さ
れた４つの導波路にはそれぞれ位相変調素子１０９が設
けられ、内、２つにはπ位相器１０７が設けられてい
る。これら４つの導波路を伝送される入力光は２段の３
ｄＢカップラ７で１つに合波され出力される。
ntum Electron. Vol.QE-17 No.11 p2255）では、図１７
に示す構成でＳＳＢ変調を行っている。この場合には、
Ｙ分岐型３ｄＢカップラ１５に入力された入力光を分岐
し、さらにＹ分岐型３ｄＢカップラ１５で４つに分岐し
ている。このとき一方の側のＹ分岐型３ｄＢカップラ１
５の前方にはπ／２位相器２１が配設され、また分岐さ
れた４つの導波路にはそれぞれ位相変調素子１０９が設
けられ、内、２つにはπ位相器１０７が設けられてい
る。これら４つの導波路を伝送される入力光は２段の３
ｄＢカップラ７で１つに合波され出力される。
【０００８】この構成を位相変調器として使用すると、
△φの位相変調後の結合部分、すなわち３ｄＢカップラ
７で３ｄＢ、それに続く結合部分、すなわち３ｄＢカッ
プラ７で３ｄＢ、合計、本質的に６ｄＢの損失がある。
光ＩＣ内部の損失や結合系の損失を含めると１０ｄＢ近
くの非常に大きな損失となる。
△φの位相変調後の結合部分、すなわち３ｄＢカップラ
７で３ｄＢ、それに続く結合部分、すなわち３ｄＢカッ
プラ７で３ｄＢ、合計、本質的に６ｄＢの損失がある。
光ＩＣ内部の損失や結合系の損失を含めると１０ｄＢ近
くの非常に大きな損失となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の外部無限位相変調器は、出力偏波が変動する、損失が
大きい等、ホモダインの局発光位相制御に適した性能を
持っていなかった。
の外部無限位相変調器は、出力偏波が変動する、損失が
大きい等、ホモダインの局発光位相制御に適した性能を
持っていなかった。
【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、ホモダインの局発光位相制御に適した無限制御性を
持つ外部光位相変調器を提供することを目的とする。
で、ホモダインの局発光位相制御に適した無限制御性を
持つ外部光位相変調器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願第１の発明は、第１および第２の出力を有する分岐
比可変型カップラと、それぞれの光路内に配置された１
８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、２つ
の光路のいずれか一方に配置され、分岐比可変カップラ
によって生じた位相差を補正するための位相補正器と、
２つの出力を結合する３ｄＢカップラを有することを要
旨とする。
本願第１の発明は、第１および第２の出力を有する分岐
比可変型カップラと、それぞれの光路内に配置された１
８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、２つ
の光路のいずれか一方に配置され、分岐比可変カップラ
によって生じた位相差を補正するための位相補正器と、
２つの出力を結合する３ｄＢカップラを有することを要
旨とする。
【００１２】また、本願第２の発明は、第１および第２
の出力を有する分岐比可変型カップラと、一方の光路内
に配置された１８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変
調素子と、他方の光路に配置され３６０度以上の位相可
変範囲を持つ位相変調素子と、２つの出力を結合する３
ｄＢカップラを有することを要旨とする。
の出力を有する分岐比可変型カップラと、一方の光路内
に配置された１８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変
調素子と、他方の光路に配置され３６０度以上の位相可
変範囲を持つ位相変調素子と、２つの出力を結合する３
ｄＢカップラを有することを要旨とする。
【００１３】また、本願第３の発明は、第１および第２
の出力を有するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カ
ップラと、２つの出力の光路のいずれかに配置された１
８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、２つ
の出力を結合する方向性結合器型３ｄＢカップラを有す
ることを要旨とする。
の出力を有するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カ
ップラと、２つの出力の光路のいずれかに配置された１
８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、２つ
の出力を結合する方向性結合器型３ｄＢカップラを有す
ることを要旨とする。
【００１４】さらに、本願第４の発明は、第１および第
２の出力を有するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変
カップラと、２つの出力の光路のいずれかに配置された
１８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、２
つの出力の光路のいずれかに配置されたπ／２位相器
と、２つの出力を結合するＹ分岐型３ｄＢカップラを有
することを要旨とする。
２の出力を有するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変
カップラと、２つの出力の光路のいずれかに配置された
１８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素子と、２
つの出力の光路のいずれかに配置されたπ／２位相器
と、２つの出力を結合するＹ分岐型３ｄＢカップラを有
することを要旨とする。
【００１５】以上の項目において、その構成要素が、望
ましくは非線形光学物質基板上に光導波路の形態で集積
化され、電気光学効果によって動作することを特徴と
し、さらに、非線形光学物質基板がニオブ酸リチウム基
板であることを特徴とする。あるいは、その構成要素
が、半導体基板上に集積化されていることを特徴とす
る。
ましくは非線形光学物質基板上に光導波路の形態で集積
化され、電気光学効果によって動作することを特徴と
し、さらに、非線形光学物質基板がニオブ酸リチウム基
板であることを特徴とする。あるいは、その構成要素
が、半導体基板上に集積化されていることを特徴とす
る。
【００１６】
【作用】本願第１の発明は、分岐比可変型カップラの第
１および第２の出力の光路内に１８０度以上の位相可変
範囲を持つ位相変調素子がそれぞれ配置され、また２つ
の光路のいずれか一方に位相補正器が配置され、分岐比
可変カップラによって生じた位相差が補正され、さらに
２つの出力が一段の３ｄＢカップラで結合される。
１および第２の出力の光路内に１８０度以上の位相可変
範囲を持つ位相変調素子がそれぞれ配置され、また２つ
の光路のいずれか一方に位相補正器が配置され、分岐比
可変カップラによって生じた位相差が補正され、さらに
２つの出力が一段の３ｄＢカップラで結合される。
【００１７】本願第２の発明は、分岐比可変型カップラ
の第１および第２の出力の一方の光路内に１８０度以上
の位相可変範囲を持つ位相変調素子が配置され、また他
方の光路に３６０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調
素子が配置され、さらに２つの出力が一段の３ｄＢカッ
プラで結合される。
の第１および第２の出力の一方の光路内に１８０度以上
の位相可変範囲を持つ位相変調素子が配置され、また他
方の光路に３６０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調
素子が配置され、さらに２つの出力が一段の３ｄＢカッ
プラで結合される。
【００１８】本願第３の発明は、マッハ・ツェンダ干渉
計型分岐比可変型カップラの第１および第２の出力のい
ずれかの光路内に１８０度以上の位相可変範囲を持つ位
相変調素子が配置され、さらに２つの出力が一段の方向
性結合器型３ｄＢカップラで結合される。
計型分岐比可変型カップラの第１および第２の出力のい
ずれかの光路内に１８０度以上の位相可変範囲を持つ位
相変調素子が配置され、さらに２つの出力が一段の方向
性結合器型３ｄＢカップラで結合される。
【００１９】本願第４の発明は、マッハ・ツェンダ干渉
計型分岐比可変型カップラの第１および第２の出力のい
ずれかの光路内に１８０度以上の位相可変範囲を持つ位
相変調素子が配置され、また２つの光路のいずれかにπ
／２位相器が配置され、さらに２つの出力が一段のＹ分
岐型３ｄＢカップラで結合される。
計型分岐比可変型カップラの第１および第２の出力のい
ずれかの光路内に１８０度以上の位相可変範囲を持つ位
相変調素子が配置され、また２つの光路のいずれかにπ
／２位相器が配置され、さらに２つの出力が一段のＹ分
岐型３ｄＢカップラで結合される。
【００２０】
【実施例】まず、図１４に示すブロック図を参照して、
本発明の動作原理を説明する。本発明の原理は、 ｃｏｓ（ωｔ＋φ）＝ｃｏｓωｔｃｏｓφ−ｓｉｎωｔｓｉｎφ （１） という式に基づく。ここで、ω＝２πｆ、ｆ：光の周波
数、φは変調する位相である。まず、入射光ｃｏｓωｔ
の光パワーを分岐比可変カップラ１でパワー比ｃｏｓ2
φ：ｓｉｎ2 φ（振幅比｜ｃｏｓφ｜：｜ｓｉｎφ｜）
に分岐する。このとき第１の出力の光の位相に対する第
２の出力の光の位相は、使用する分岐比可変カップラ１
の種類によって異なっている。したがって、第１の出力
の光の電界は｜ｃｏｓφ｜ｃｏｓωｔ、第２の出力の光
の電界は｜ｓｉｎφ｜ｃｏｓ（ωｔ＋θ）と書くことが
できる。θは第１の出力の光の位相に対する第２の出力
の光の位相の差である。
本発明の動作原理を説明する。本発明の原理は、 ｃｏｓ（ωｔ＋φ）＝ｃｏｓωｔｃｏｓφ−ｓｉｎωｔｓｉｎφ （１） という式に基づく。ここで、ω＝２πｆ、ｆ：光の周波
数、φは変調する位相である。まず、入射光ｃｏｓωｔ
の光パワーを分岐比可変カップラ１でパワー比ｃｏｓ2
φ：ｓｉｎ2 φ（振幅比｜ｃｏｓφ｜：｜ｓｉｎφ｜）
に分岐する。このとき第１の出力の光の位相に対する第
２の出力の光の位相は、使用する分岐比可変カップラ１
の種類によって異なっている。したがって、第１の出力
の光の電界は｜ｃｏｓφ｜ｃｏｓωｔ、第２の出力の光
の電界は｜ｓｉｎφ｜ｃｏｓ（ωｔ＋θ）と書くことが
できる。θは第１の出力の光の位相に対する第２の出力
の光の位相の差である。
【００２１】ここで電界振幅の絶対値記号を取り除くよ
うに、それぞれの光路の位相スイッチ３を変調する。す
なわち、第１の出力を例にとると、ｃｏｓφ＞０であれ
ば変調しない、ｃｏｓφ＜０であれば１８０度の位相変
調をする。この１８０度の位相変調によってｃｏｓωｔ
はｃｏｓ（ωｔ±π）＝−ｃｏｓωｔとなり、振幅まで
含めて書くと−｜ｃｏｓφ｜ｃｏｓωｔ＝ｃｏｓφｃｏ
ｓωｔとなる。第２の出力に対しても同様な操作がなさ
れる。
うに、それぞれの光路の位相スイッチ３を変調する。す
なわち、第１の出力を例にとると、ｃｏｓφ＞０であれ
ば変調しない、ｃｏｓφ＜０であれば１８０度の位相変
調をする。この１８０度の位相変調によってｃｏｓωｔ
はｃｏｓ（ωｔ±π）＝−ｃｏｓωｔとなり、振幅まで
含めて書くと−｜ｃｏｓφ｜ｃｏｓωｔ＝ｃｏｓφｃｏ
ｓωｔとなる。第２の出力に対しても同様な操作がなさ
れる。
【００２２】さらに、θを補正するためにどちらか一方
に位相補正器５をいれる。θは第１の出力と第２の出力
の相対的な位相差であるので、どちらに位相補正器５を
挿入しても構わない。ここでは、第２の出力の光路内に
位相補正器５を挿入する。
に位相補正器５をいれる。θは第１の出力と第２の出力
の相対的な位相差であるので、どちらに位相補正器５を
挿入しても構わない。ここでは、第２の出力の光路内に
位相補正器５を挿入する。
【００２３】この位相補正器５によって、第２の出力を
ｓｉｎφｃｏｓωｔにする。これを３ｄＢカップラ７で
混合すると、３ｄＢカップラ７では対角線方向に出力す
る光の位相が９０度ずれるので３ｄＢカップラ７の図１
４上で上側の出力枝では電界
ｓｉｎφｃｏｓωｔにする。これを３ｄＢカップラ７で
混合すると、３ｄＢカップラ７では対角線方向に出力す
る光の位相が９０度ずれるので３ｄＢカップラ７の図１
４上で上側の出力枝では電界
【外１】 光が得られる。
【００２４】この方法でφ→無限大まで追従するために
は、入力側のカップラの分岐比がｓｉｎ2 φ、ｃｏｓ2
φと、図１５に示すように周期的であることを利用し
て、図の矢印の範囲を折り返して用いれば良い。また、
分岐後に与えられる１８０度の位相変調は１８０度間を
スイッチするだけなので無限制御性に関しては問題はな
い。さらに、このスイッチは図１５からも解るようにそ
れぞれの光路を通過する光パワーが０のときにスイッチ
するので出力光パワーに不要な変動を与えない。
は、入力側のカップラの分岐比がｓｉｎ2 φ、ｃｏｓ2
φと、図１５に示すように周期的であることを利用し
て、図の矢印の範囲を折り返して用いれば良い。また、
分岐後に与えられる１８０度の位相変調は１８０度間を
スイッチするだけなので無限制御性に関しては問題はな
い。さらに、このスイッチは図１５からも解るようにそ
れぞれの光路を通過する光パワーが０のときにスイッチ
するので出力光パワーに不要な変動を与えない。
【００２５】この方法を使用する場合、バルク素子で構
成しても良いが、変調効率、光路長誤差などを考えると
導波路構造を取ることが多いと予想される。この場合入
射偏波は直線偏波にほぼ限られる。（より複雑な構成を
取れば任意の入射偏波に対応することもできる。）従来
例で述べた円偏波の場合と異なり、安定な直線偏波を得
ることは偏光子などを用いれば簡単である。また、この
方法で変調による本質的な損失は３ｄＢですむ。
成しても良いが、変調効率、光路長誤差などを考えると
導波路構造を取ることが多いと予想される。この場合入
射偏波は直線偏波にほぼ限られる。（より複雑な構成を
取れば任意の入射偏波に対応することもできる。）従来
例で述べた円偏波の場合と異なり、安定な直線偏波を得
ることは偏光子などを用いれば簡単である。また、この
方法で変調による本質的な損失は３ｄＢですむ。
【００２６】次に、本発明に係る一実施例を図面を参照
して説明する。図１は本発明に係る光位相変調器の構成
を示す図である。
して説明する。図１は本発明に係る光位相変調器の構成
を示す図である。
【００２７】図１に示す光位相変調器は、ニオブ酸リチ
ウム基板上に集積化されている例である。本実施例は、
方向性結合器型分岐比可変カップラ３０、２つの光路の
両方に配置された１８０度位相スイッチ３、位相補正器
５、３ｄＢカップラ７、電圧変換回路１１、および変調
位相信号φに対応してこれらを制御するコントローラ９
からなる。また、これらはバルク素子で構成することも
可能だが、分岐してから混合するまでの光路長差を合わ
せることがバルク素子では難しいので、なんらかの形で
集積化されていることが望ましい。
ウム基板上に集積化されている例である。本実施例は、
方向性結合器型分岐比可変カップラ３０、２つの光路の
両方に配置された１８０度位相スイッチ３、位相補正器
５、３ｄＢカップラ７、電圧変換回路１１、および変調
位相信号φに対応してこれらを制御するコントローラ９
からなる。また、これらはバルク素子で構成することも
可能だが、分岐してから混合するまでの光路長差を合わ
せることがバルク素子では難しいので、なんらかの形で
集積化されていることが望ましい。
【００２８】入力の分岐比可変型カップラ３０は方向性
結合器型である。方向性結合器型の印加電圧Ｖ2 に対す
る動作は図２（ａ）に示すようであるので、初めの０点
までで折り返して使用する。変調したい位相差に比例す
る入力信号電圧Ｖ1 に対して正弦波状の変化を得るため
には、予め図２（ｂ）のような入出力特性を持つ電圧変
換回路５で入力信号電圧Ｖ1 を印加電圧Ｖ2 に変換して
おく必要がある。また、図１のような方向性結合器型で
は分岐比０：１から１：０までの可変範囲のものが常に
得られるとは限らないので、それを保証するために図４
に示すような反転△β型のものを使用しても良い。
結合器型である。方向性結合器型の印加電圧Ｖ2 に対す
る動作は図２（ａ）に示すようであるので、初めの０点
までで折り返して使用する。変調したい位相差に比例す
る入力信号電圧Ｖ1 に対して正弦波状の変化を得るため
には、予め図２（ｂ）のような入出力特性を持つ電圧変
換回路５で入力信号電圧Ｖ1 を印加電圧Ｖ2 に変換して
おく必要がある。また、図１のような方向性結合器型で
は分岐比０：１から１：０までの可変範囲のものが常に
得られるとは限らないので、それを保証するために図４
に示すような反転△β型のものを使用しても良い。
【００２９】図１において、出力の３ｄＢカップラ７
が、実際に３ｄＢでない場合には、出力振幅が変動して
しまうので、やはり図３に示すように電極をつけて分岐
比が調整できるようにすると良い。あるいは、図５に示
すように、出力の３ｄＢカップラ７に比較的３ｄＢに近
い特性を得やすいＹ分岐タイプを使用してもよい。Ｙ分
岐では方向性結合器型３ｄＢカップラのような９０度の
位相ずれがないので位相補正器５の動作範囲が方向性結
合器型３ｄＢカップラ７の場合と９０度ずれることにな
る。
が、実際に３ｄＢでない場合には、出力振幅が変動して
しまうので、やはり図３に示すように電極をつけて分岐
比が調整できるようにすると良い。あるいは、図５に示
すように、出力の３ｄＢカップラ７に比較的３ｄＢに近
い特性を得やすいＹ分岐タイプを使用してもよい。Ｙ分
岐では方向性結合器型３ｄＢカップラのような９０度の
位相ずれがないので位相補正器５の動作範囲が方向性結
合器型３ｄＢカップラ７の場合と９０度ずれることにな
る。
【００３０】位相補正器５については、図６に示すよう
にして、とくに位相補正器５は置かず１８０度位相スイ
ッチ３の変調電圧を変えることで対応しても良い。
にして、とくに位相補正器５は置かず１８０度位相スイ
ッチ３の変調電圧を変えることで対応しても良い。
【００３１】入力側に設けられる分岐比可変型カップラ
１は方向性結合器型によらなくとも、少々複雑な構成に
なるが図７に示すようなマッハ・ツェンダ型のものを使
用しても良い。マッハ・ツェンダ型では印加電圧に対し
て分岐比が正弦波状に変化するので、方向性結合器型の
場合のような入力特性変換回路は必要無い。また、高い
印加電圧まで許せば、折り返し点が図８に示すπ／２だ
けでなくπ／２の整数倍の内のどれかで良い。
１は方向性結合器型によらなくとも、少々複雑な構成に
なるが図７に示すようなマッハ・ツェンダ型のものを使
用しても良い。マッハ・ツェンダ型では印加電圧に対し
て分岐比が正弦波状に変化するので、方向性結合器型の
場合のような入力特性変換回路は必要無い。また、高い
印加電圧まで許せば、折り返し点が図８に示すπ／２だ
けでなくπ／２の整数倍の内のどれかで良い。
【００３２】すなわち、マッハ・ツェンダ型分岐比可変
カップラ１９ではその２つの出力は絶対値符号のつかな
いｃｏｓφ：ｓｉｎφになるので、折り返し点の取り方
によっては図９に示すように１８０度位相スイッチは一
方の側にのみ設ければ良い。例えば、折り返し点を図８
に示す領域Ａのように設定すれば、ｓｉｎφ側だけスイ
ッチすれば良いし、また図８に示す領域Ｂのように設定
すれば、ｃｏｓφ側だけで良い。
カップラ１９ではその２つの出力は絶対値符号のつかな
いｃｏｓφ：ｓｉｎφになるので、折り返し点の取り方
によっては図９に示すように１８０度位相スイッチは一
方の側にのみ設ければ良い。例えば、折り返し点を図８
に示す領域Ａのように設定すれば、ｓｉｎφ側だけスイ
ッチすれば良いし、また図８に示す領域Ｂのように設定
すれば、ｃｏｓφ側だけで良い。
【００３３】さらにマッハ・ツェンダ型では２つの出力
の間に位相差がないので出力の３ｄＢカップラに方向性
結合器型を使用する場合、位相補正器５を取り除くこと
ができる（図９）。出力のカップラがＹ分岐型１５の場
合はπ／２位相器２１がどちらかの光路内に必要である
（図１０）。
の間に位相差がないので出力の３ｄＢカップラに方向性
結合器型を使用する場合、位相補正器５を取り除くこと
ができる（図９）。出力のカップラがＹ分岐型１５の場
合はπ／２位相器２１がどちらかの光路内に必要である
（図１０）。
【００３４】また、マッハ・ツェンダ型でも、内部の３
ｄＢカップラ１７の分岐比が実際には３ｄＢでない場合
に分岐比が０〜１まで得られなくなるので、それを保証
するために図１１に示すように、３ｄＢカップラ２３に
電極をつけて分岐比が調整できるようにしても良い。
ｄＢカップラ１７の分岐比が実際には３ｄＢでない場合
に分岐比が０〜１まで得られなくなるので、それを保証
するために図１１に示すように、３ｄＢカップラ２３に
電極をつけて分岐比が調整できるようにしても良い。
【００３５】これまでは、ニオブ酸リチウム基板上に集
積化されているものについて述べてきたが、電気光学効
果を持ち、導波路化が可能ならば他の物質でも良い。
積化されているものについて述べてきたが、電気光学効
果を持ち、導波路化が可能ならば他の物質でも良い。
【００３６】半導体はキャリアの注入によって屈折率が
変化することが知られているが、これを用いてこれまで
に述べたような構造のものを作ることも可能である。
変化することが知られているが、これを用いてこれまで
に述べたような構造のものを作ることも可能である。
【００３７】半導体は比較的大きい屈折率変化が容易に
得られるため図１２に示すように分岐比可変カップラを
Ｙ分岐型分岐比可変カップラ２５で作っても良い。
得られるため図１２に示すように分岐比可変カップラを
Ｙ分岐型分岐比可変カップラ２５で作っても良い。
【００３８】電気光学定数の非常に大きい物質を使用す
れば、図１３に示すように方向性結合器型分岐比可変カ
ップラ２９でも２つの光導波路１３の対称性を崩さず、
結合長を変化させる構造にすることができる。この図１
３に示すように構成するとマッハ・ツェンダ型の場合と
同様に分岐出力比がｃｏｓφ：ｓｉｎφとなり、さらに
２つの出力の位相差が常にπ／２になるため、出力の３
ｄＢカップラ７をＹ分岐型にすることによって図１３の
ようなシンプルな構造にすることができる。もちろん出
力の３ｄＢカップラ７を方向性結合器型にすることは可
能で、その場合位相補償用にπ／２位相器が必要であ
る。
れば、図１３に示すように方向性結合器型分岐比可変カ
ップラ２９でも２つの光導波路１３の対称性を崩さず、
結合長を変化させる構造にすることができる。この図１
３に示すように構成するとマッハ・ツェンダ型の場合と
同様に分岐出力比がｃｏｓφ：ｓｉｎφとなり、さらに
２つの出力の位相差が常にπ／２になるため、出力の３
ｄＢカップラ７をＹ分岐型にすることによって図１３の
ようなシンプルな構造にすることができる。もちろん出
力の３ｄＢカップラ７を方向性結合器型にすることは可
能で、その場合位相補償用にπ／２位相器が必要であ
る。
【００３９】なお、以上の実施例の図面における電極の
配置は、Ｚカットニオブ酸リチウム基板および、それと
同じ方向に大きい電気光学定数を持つ基板を仮定してい
るが、もちろん、それとは異なる方向に大きい電気光学
定数を持つ基板でも、電極の配置を適切に変更して用い
れば良い。
配置は、Ｚカットニオブ酸リチウム基板および、それと
同じ方向に大きい電気光学定数を持つ基板を仮定してい
るが、もちろん、それとは異なる方向に大きい電気光学
定数を持つ基板でも、電極の配置を適切に変更して用い
れば良い。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明の構成を用いれば、
無限位相追従性を持ち、損失が少なく、出力偏波変動の
ない、ホモダインの局発光位相制御に適した性能を持つ
位相変調器が得られるものである。
無限位相追従性を持ち、損失が少なく、出力偏波変動の
ない、ホモダインの局発光位相制御に適した性能を持つ
位相変調器が得られるものである。
【図１】本発明の実施例の一つで、ニオブ酸リチウム基
板上に集積化され、分岐比可変カップラに方向性結合器
型を用いた例である。
板上に集積化され、分岐比可変カップラに方向性結合器
型を用いた例である。
【図２】（ａ）は分岐比可変カップラの印加電圧に対す
る動作を示す図であり、（ｂ）は電圧変換回路の入出力
特性であり、（ｃ）は入力電圧に対する分岐比可変カッ
プラの動作特性である。
る動作を示す図であり、（ｂ）は電圧変換回路の入出力
特性であり、（ｃ）は入力電圧に対する分岐比可変カッ
プラの動作特性である。
【図３】本発明の実施例の一部で、分岐比可変型の３ｄ
Ｂカップラを用いた例である。
Ｂカップラを用いた例である。
【図４】本発明の実施例の一部で、反転△β型の分岐比
可変カップラを用いた例である。
可変カップラを用いた例である。
【図５】本発明の実施例の一部で、Ｙ分岐型の３ｄＢカ
ップラを用いた例である。
ップラを用いた例である。
【図６】本発明の実施例の一部で、１８０度位相スイッ
チと位相補正器を一体化した例である。
チと位相補正器を一体化した例である。
【図７】本発明の実施例の一部で、マッハ・ツェンダ型
の分岐比可変カップラを用いた例であり、（ａ）はマッ
ハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの入力３ｄＢカップ
ラがＹ分岐型の例であり、（ｂ）はマッハ・ツェンダ型
分岐比可変カップラの入力３ｄＢカップラが方向性結合
器型の例である。
の分岐比可変カップラを用いた例であり、（ａ）はマッ
ハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの入力３ｄＢカップ
ラがＹ分岐型の例であり、（ｂ）はマッハ・ツェンダ型
分岐比可変カップラの入力３ｄＢカップラが方向性結合
器型の例である。
【図８】マッハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの動作
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図９】本発明の実施例の一つで、分岐比可変カップラ
にマッハ・ツェンダ型を用いた場合のブロック図であ
る。
にマッハ・ツェンダ型を用いた場合のブロック図であ
る。
【図１０】本発明の実施例の一つで、分岐比可変カップ
ラにマッハ・ツェンダ型を用いた場合のブロック図であ
る。
ラにマッハ・ツェンダ型を用いた場合のブロック図であ
る。
【図１１】本発明の実施例の一部で、マッハ・ツェンダ
型の分岐比可変カップラを用い、マッハ・ツェンダ内部
の３ｄＢカップラが分岐比可変型の例であり、（ａ）は
マッハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの入力３ｄＢカ
ップラがＹ分岐型の例であり、（ｂ）はマッハ・ツェン
ダ型分岐比可変カップラの入力３ｄＢカップラが方向性
結合器型の例である。
型の分岐比可変カップラを用い、マッハ・ツェンダ内部
の３ｄＢカップラが分岐比可変型の例であり、（ａ）は
マッハ・ツェンダ型分岐比可変カップラの入力３ｄＢカ
ップラがＹ分岐型の例であり、（ｂ）はマッハ・ツェン
ダ型分岐比可変カップラの入力３ｄＢカップラが方向性
結合器型の例である。
【図１２】本発明の実施例の一つで、半導体基板上に集
積化され、分岐比可変カップラにＹ分岐型を用いた例で
ある。
積化され、分岐比可変カップラにＹ分岐型を用いた例で
ある。
【図１３】本発明の実施例の一つで、非線形光学物質基
板上に集積化され、分岐比可変カップラに方向性結合器
を用いた例である。
板上に集積化され、分岐比可変カップラに方向性結合器
を用いた例である。
【図１４】本発明の原理を示すブロック図である。
【図１５】本発明の動作を説明するための図である。
【図１６】従来例の一例を示す図である。
【図１７】従来例の一例を示す図である。
１ 分岐比可変カップラ ３ １８０度位相スイッチ ５ 位相補正器 ７ ３ｄＢカップラ ９ コントローラ １１ 電圧変換回路 １３ 光導波路 １５ Ｙ分岐型３ｄＢカップラ １７ 方向性結合器型３ｄＢカップラ １９ マッハ・ツェンダ型分岐比可変カップラ ２１ π／２位相器 ２３ 出力可変方向性結合器型３ｄＢカップラ ２５ Ｙ分岐型分岐比可変カップラ ２７ 位相変調素子 ２９ 方向性結合器型分岐比可変カップラ ３０ 方向性結合器型分岐比可変カップラ
Claims (4)
- 【請求項１】 入力光を第１の出力光及び第２の出力光
に分岐する分岐比可変型カップラと、 前記第１の出力光の光路に配置された１８０度以上の位
相可変範囲を持つ第１の位相変調素子と、 前記第２の出力光の光路に配置された１８０度以上の位
相可変範囲を持つ第２の位相変調素子と、 前記第１の出力光の光路あるいは第２の出力光の光路の
いずれか一方に配置され分岐比可変カップラによって生
じた位相差を補正する位相補正器と、 前記第１の位相変調素子、第２の位相変調素子、若しく
は位相補正器を介して入力される第１の出力光と前記第
２の出力光を結合する３ｄＢカップラとを有することを
特徴とする光位相変調器。 - 【請求項２】 入力光を第１の出力光及び第２の出力光
に分岐する分岐比可変型カップラと、前記第１の出力光
の光路に配置された１８０度以上の位相可変範囲を持つ
第１の位相変調素子と、 前記第２の出力光の光路に配置され３６０度以上の位相
可変範囲を持つ第２の位相変調素子と、 前記第１の位相変調素子と第２の位相変調素子をそれぞ
れ介して入力される第１の出力光と前記第２の出力光と
を結合する３ｄＢカップラとを有することを特徴とする
光位相変調器。 - 【請求項３】 入力光を第１の出力光及び第２の出力光
に分岐するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カップ
ラと、 前記第１の出力光あるいは前記第２の出力光の光路に配
置された１８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素
子と、 前記マッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カップラと位
相変調素子からそれぞれ出力される第１の出力光と前記
第２の出力光を結合する方向性結合器型３ｄＢカップラ
とを有することを特徴とする光位相変調器。 - 【請求項４】 入力光を第１の出力光及び第２の出力光
に分岐するマッハ・ツェンダ干渉計型分岐比可変カップ
ラと、 前記第１の出力光あるいは前記第２の出力光の光路に配
置された１８０度以上の位相可変範囲を持つ位相変調素
子と、 第１の出力光あるいは前記第２の出力光の光路に配置さ
れたπ／２位相器と、 前記位相変調素子若しくはπ／２位相器から出力される
第１の出力光と前記第２の出力光を結合するＹ分岐型３
ｄＢカップラとを有することを特徴とする光位相変調
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7478493A JPH06289342A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 光位相変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7478493A JPH06289342A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 光位相変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06289342A true JPH06289342A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13557269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7478493A Pending JPH06289342A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 光位相変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06289342A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004083953A1 (ja) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 光スイッチ、光変調器および波長可変フィルタ |
| JP2007082094A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Fujitsu Ltd | 光送信装置および光通信システム |
| JP2007259426A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Fujitsu Ltd | Ｉ／ｑ直交変調送信機、並びにｉ／ｑ直交変調送信機においてｉ／ｑ間位相差をモニタする装置および方法 |
| WO2011001679A1 (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 日本電信電話株式会社 | 光９０度ハイブリッド回路 |
| JP2011109302A (ja) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Japan Science & Technology Agency | 量子鍵配付送信装置 |
| CN118276233A (zh) * | 2024-03-04 | 2024-07-02 | 北京航空航天大学 | 一种基于薄膜铌酸锂的偏振控制器及其应用 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP7478493A patent/JPH06289342A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100410796C (zh) * | 2003-03-19 | 2008-08-13 | 日本电信电话株式会社 | 光开关、光调制器和波长可变滤光器 |
| US7492975B2 (en) | 2003-03-19 | 2009-02-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical switch, optical modulator and wavelength variable filter |
| US7336854B2 (en) | 2003-03-19 | 2008-02-26 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical switch, optical modulator and wavelength variable filter |
| US7340116B2 (en) | 2003-03-19 | 2008-03-04 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical switch, optical modulator and wavelength variable filter |
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| WO2004083953A1 (ja) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 光スイッチ、光変調器および波長可変フィルタ |
| US7848659B2 (en) | 2005-09-16 | 2010-12-07 | Fujitsu Limited | Optical transmitting apparatus and optical communication system |
| JP2007082094A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Fujitsu Ltd | 光送信装置および光通信システム |
| JP2007259426A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Fujitsu Ltd | Ｉ／ｑ直交変調送信機、並びにｉ／ｑ直交変調送信機においてｉ／ｑ間位相差をモニタする装置および方法 |
| US8971677B2 (en) | 2009-06-30 | 2015-03-03 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical 90-degree hybrid circuit |
| JP5243607B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2013-07-24 | 日本電信電話株式会社 | 光９０度ハイブリッド回路 |
| WO2011001679A1 (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 日本電信電話株式会社 | 光９０度ハイブリッド回路 |
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| CN118276233A (zh) * | 2024-03-04 | 2024-07-02 | 北京航空航天大学 | 一种基于薄膜铌酸锂的偏振控制器及其应用 |
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