JPH07107585B2 - 導波路光位相変調器の駆動方法 - Google Patents
導波路光位相変調器の駆動方法Info
- Publication number
- JPH07107585B2 JPH07107585B2 JP61202685A JP20268586A JPH07107585B2 JP H07107585 B2 JPH07107585 B2 JP H07107585B2 JP 61202685 A JP61202685 A JP 61202685A JP 20268586 A JP20268586 A JP 20268586A JP H07107585 B2 JPH07107585 B2 JP H07107585B2
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- Japan
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- waveguide
- phase modulator
- driving
- optical phase
- phase
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、プッシュプル形の導波路光変調器において、
誤動作のない正確な位相変調を可能にするため、各導波
路中の光の位相が互いに同じ大きさでかつ逆符号となる
ような電圧であって、出力光の位相（上記の各位相の合
成位相）が反転するところの前後の電圧で駆動するよう
にしたことにより、上記出力光を２つの位相状態間で不
連続に変化させ、その間の中途半端な状態を除去できる
ようにしたものである。
誤動作のない正確な位相変調を可能にするため、各導波
路中の光の位相が互いに同じ大きさでかつ逆符号となる
ような電圧であって、出力光の位相（上記の各位相の合
成位相）が反転するところの前後の電圧で駆動するよう
にしたことにより、上記出力光を２つの位相状態間で不
連続に変化させ、その間の中途半端な状態を除去できる
ようにしたものである。
本発明は、プッシュプル形の導波路光変調器を利用して
位相変調を行なう導波路光位相変調器の駆動方法に関す
る。
位相変調を行なう導波路光位相変調器の駆動方法に関す
る。
従来の導波路光位相変調器の構成を第路図に示す。この
位相変調器は、直線導波路部１を挟んだ両側に１対の電
極２、３を設けた構成である。位相変調は、電極２、３
間に所定の電圧を印加して直線導波路部１に電界をか
け、電気光学効果により屈折率を変化させることで、出
力光に「ｏ」と「π」の２値の位相変化を与えることに
よって行っている。
位相変調器は、直線導波路部１を挟んだ両側に１対の電
極２、３を設けた構成である。位相変調は、電極２、３
間に所定の電圧を印加して直線導波路部１に電界をか
け、電気光学効果により屈折率を変化させることで、出
力光に「ｏ」と「π」の２値の位相変化を与えることに
よって行っている。
上記従来の位相変調器では、上記出力光の位相がそれぞ
れ「ｏ」、「π」となるために必要な電圧をV0（＝
０）、Ｖπとすれば、第４図（ｃ）に示すように電圧を
V0からＶπまで変化させると、直線導波路部１の屈折率
は印加される電圧の大きさに応じて連続的に変化するの
で、出力光の位相も「ｏ」から「π」まで連続的に変化
してしまう。すなわち、位相情報としては「ｏ」と
「π」だけが必要であるにもかかわらず、その間の中途
半端な位相までもが含まれてしまう。このように出力光
に中途半端な位相情報が含まれると、情報の読取り時の
判断に誤りが生じ、間違った情報が伝えられてしまう。
れ「ｏ」、「π」となるために必要な電圧をV0（＝
０）、Ｖπとすれば、第４図（ｃ）に示すように電圧を
V0からＶπまで変化させると、直線導波路部１の屈折率
は印加される電圧の大きさに応じて連続的に変化するの
で、出力光の位相も「ｏ」から「π」まで連続的に変化
してしまう。すなわち、位相情報としては「ｏ」と
「π」だけが必要であるにもかかわらず、その間の中途
半端な位相までもが含まれてしまう。このように出力光
に中途半端な位相情報が含まれると、情報の読取り時の
判断に誤りが生じ、間違った情報が伝えられてしまう。
本発明は、上記問題点に鑑み、中途半端な位相状態を除
去し、誤動作のない正確な位相変調を可能にする導波路
光位相変調器の駆動方法を提供することを目的とする。
去し、誤動作のない正確な位相変調を可能にする導波路
光位相変調器の駆動方法を提供することを目的とする。
本発明の導波路光位相変調器の駆動方法は、２つのＹ分
岐導波路部間に２本の直線導波路部を備え、これらの直
線導波路部のそれぞれに対して電極部を設けたプッシュ
プル形の導波部光位相変調器を利用したものであって、
上記の各直線導波路部中の光の位相が互いに同じ大きさ
でかつ逆符号となるような電圧であって、上記各位相の
合成位相が反転するところの前後の電圧を、上記電極部
に対して印加するようにしたことを特徴としている。
岐導波路部間に２本の直線導波路部を備え、これらの直
線導波路部のそれぞれに対して電極部を設けたプッシュ
プル形の導波部光位相変調器を利用したものであって、
上記の各直線導波路部中の光の位相が互いに同じ大きさ
でかつ逆符号となるような電圧であって、上記各位相の
合成位相が反転するところの前後の電圧を、上記電極部
に対して印加するようにしたことを特徴としている。
上述したプッシユプル形の導波路光変調器において、上
記電極部に電圧を印加すれば、上記２つの直線導波路光
部内には互いに逆方向の電界が生じる。このような電界
の変化に応じて、上記直線導波路部中の光の位相も互い
に逆方向に変化する。そこで、この点を考慮し、上記光
の位相が互いに同じ大きさでかつ逆符号となるような電
圧を印加すれば、出力光の位相（上記の各光をベクトル
的に合成して得られる光の位相）は、例えば「ｏ」と
「π」のいずれか一方の状態にしかならない。その上、
更に、上記出力光の位相が例えば「ｏ」と「π」の間で
互いに反転するところの前後の電圧（例えば第４図
（ａ）、（ｂ）に示すように、位相が「０」と「π」の
間で互いに反転するところの電圧VSを基準として、それ
よりも或る程度だけ大きな電圧と小さな電圧（望ましく
は、最大光出力の得られる電圧V0、Ｖπ））に上記印加
電圧を設定すれば、例えばV0からＶπに（もしくはＶπ
からV0に）上記印加電圧を連続して変化させた場合であ
っても、出力光の位相は例えば「ｏ」と「π」の間で不
連続に切換り、確実に２値化された位相情報が送り出さ
れる。
記電極部に電圧を印加すれば、上記２つの直線導波路光
部内には互いに逆方向の電界が生じる。このような電界
の変化に応じて、上記直線導波路部中の光の位相も互い
に逆方向に変化する。そこで、この点を考慮し、上記光
の位相が互いに同じ大きさでかつ逆符号となるような電
圧を印加すれば、出力光の位相（上記の各光をベクトル
的に合成して得られる光の位相）は、例えば「ｏ」と
「π」のいずれか一方の状態にしかならない。その上、
更に、上記出力光の位相が例えば「ｏ」と「π」の間で
互いに反転するところの前後の電圧（例えば第４図
（ａ）、（ｂ）に示すように、位相が「０」と「π」の
間で互いに反転するところの電圧VSを基準として、それ
よりも或る程度だけ大きな電圧と小さな電圧（望ましく
は、最大光出力の得られる電圧V0、Ｖπ））に上記印加
電圧を設定すれば、例えばV0からＶπに（もしくはＶπ
からV0に）上記印加電圧を連続して変化させた場合であ
っても、出力光の位相は例えば「ｏ」と「π」の間で不
連続に切換り、確実に２値化された位相情報が送り出さ
れる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は、本発明の一実施例で使用する導波路光位相変
調器の構成図である。
調器の構成図である。
本実施例は、２つのＹ分岐導波路部11、12間に、互いに
等しい長さおよび幅を持つ２本の直線導波路部13、14を
備えるとともに、これらの直線導波路部13、14上にそれ
ぞれ電極15、16を配置したプッシュプル形の構成であ
る。更に、Ｙ分岐導波路部11、12には、その中央付近か
ら分岐側に向って徐々に広くなるように延びた、各導波
路よりも幅が狭くかつ低屈折率の切り込み領域11a、12a
を設けたものである。上記の各導波路部11〜14は、例え
ば電気光学結晶であるLiNbO3のＺ板でできた基板10に対
し、マスクパターンを介してTi等を拡散させて形成す
る。
等しい長さおよび幅を持つ２本の直線導波路部13、14を
備えるとともに、これらの直線導波路部13、14上にそれ
ぞれ電極15、16を配置したプッシュプル形の構成であ
る。更に、Ｙ分岐導波路部11、12には、その中央付近か
ら分岐側に向って徐々に広くなるように延びた、各導波
路よりも幅が狭くかつ低屈折率の切り込み領域11a、12a
を設けたものである。上記の各導波路部11〜14は、例え
ば電気光学結晶であるLiNbO3のＺ板でできた基板10に対
し、マスクパターンを介してTi等を拡散させて形成す
る。
上記プッシュプル形の構成において、電極15、16間に電
圧を印加した場合、例えば一方の電極15から出た電気力
線は直線導波路部13をその深さ方向に貫いて基板10内に
浸透しつつ曲線を描き、もう一方の直線導波路部14をそ
の表面に向かって深さ方向に貫いて電極16へ至るので、
直線導波路部13、14内には、互いに逆方向でかつ大きさ
の等しい電界が生じる。するとこれに応じて、直線導波
路部13、14中を伝搬する光の位相も、互いに逆符号でか
つ同じ大きさとなる。そのため、出力光の位相（すなわ
ち、Ｙ分岐導波路部12でベクトル的に合成されて出力さ
れた光の位相）は、「ｏ」と「π」のいずれか１つの状
態だけを持ち、中途半端な位相状態は存在しない。すな
わち、互いに逆符号でかつ同じ大きさの位相を持つ２つ
の光をそれぞれI1、I2とすると、これらの位相（もとも
との入力光の位相θに対する位相のずれ」をそれぞれα
と、−αとすれば、I1＝I0 cos（θ＋α）、I2＝I0 cos
（θ−α）とおくことができるので、これら２つの光の
合成光をＩとすれば、Ｉ＝I1＋I2＝I0〔cos（θ＋α）
＋cos（θ−α）〕＝2I0 cos α・cos θとなる。よっ
て、０＜α＜π/2の場合（cos α＜０の場合）はＩ＝2I
0・cos α・cos θとなるので位相（θに対する位相の
ずれ）は、「０」、一方、π/2＜α＜πの場合（cos α
＜０の場合）はＩ＝2I0・|cos α｜・cos（θ−π）と
なるので位相は「π」となり、すなわち、α＝π/2の場
合（この時Ｉ＝０）を境として位相は「０」と「π」の
いずれか１つの状態だけを持つことになる。
圧を印加した場合、例えば一方の電極15から出た電気力
線は直線導波路部13をその深さ方向に貫いて基板10内に
浸透しつつ曲線を描き、もう一方の直線導波路部14をそ
の表面に向かって深さ方向に貫いて電極16へ至るので、
直線導波路部13、14内には、互いに逆方向でかつ大きさ
の等しい電界が生じる。するとこれに応じて、直線導波
路部13、14中を伝搬する光の位相も、互いに逆符号でか
つ同じ大きさとなる。そのため、出力光の位相（すなわ
ち、Ｙ分岐導波路部12でベクトル的に合成されて出力さ
れた光の位相）は、「ｏ」と「π」のいずれか１つの状
態だけを持ち、中途半端な位相状態は存在しない。すな
わち、互いに逆符号でかつ同じ大きさの位相を持つ２つ
の光をそれぞれI1、I2とすると、これらの位相（もとも
との入力光の位相θに対する位相のずれ」をそれぞれα
と、−αとすれば、I1＝I0 cos（θ＋α）、I2＝I0 cos
（θ−α）とおくことができるので、これら２つの光の
合成光をＩとすれば、Ｉ＝I1＋I2＝I0〔cos（θ＋α）
＋cos（θ−α）〕＝2I0 cos α・cos θとなる。よっ
て、０＜α＜π/2の場合（cos α＜０の場合）はＩ＝2I
0・cos α・cos θとなるので位相（θに対する位相の
ずれ）は、「０」、一方、π/2＜α＜πの場合（cos α
＜０の場合）はＩ＝2I0・|cos α｜・cos（θ−π）と
なるので位相は「π」となり、すなわち、α＝π/2の場
合（この時Ｉ＝０）を境として位相は「０」と「π」の
いずれか１つの状態だけを持つことになる。
本実施例では、これらの点を考慮して、第４図（ａ）に
示すように、上記出力光の位相が「ｏ」と「π」の間で
互いに反転するところの電圧VSを挟んだ前後の電圧であ
って、しかも最大光出力の得られる２つの電圧V0（＝
０）、Vπを設定し、これら２つの電圧Ｖ０、Ｖπの一
方を適宜選択して、電極15、16間に印加することによ
り、「ｏ」、「π」の２値の位相情報を送り出すように
している。
示すように、上記出力光の位相が「ｏ」と「π」の間で
互いに反転するところの電圧VSを挟んだ前後の電圧であ
って、しかも最大光出力の得られる２つの電圧V0（＝
０）、Vπを設定し、これら２つの電圧Ｖ０、Ｖπの一
方を適宜選択して、電極15、16間に印加することによ
り、「ｏ」、「π」の２値の位相情報を送り出すように
している。
このような電圧V0とVπとを用いて変調するようにした
ことにより、電圧をV0からＶπまで（ＶπからV0まで）
連続して変化させても、出力光の位相には上述したよう
な「ｏ」と「π」以外の中途半端な状態が含まれず、
「ｏ」と「π」との間で不連続に位相を切換えることが
できる。しかも、位相が反転するところ（すなわち電圧
がVSとなったところ）では、光出力がゼロとなるので、
一層好都合である。
ことにより、電圧をV0からＶπまで（ＶπからV0まで）
連続して変化させても、出力光の位相には上述したよう
な「ｏ」と「π」以外の中途半端な状態が含まれず、
「ｏ」と「π」との間で不連続に位相を切換えることが
できる。しかも、位相が反転するところ（すなわち電圧
がVSとなったところ）では、光出力がゼロとなるので、
一層好都合である。
また本実施例では、第１図に示したように、Ｙ分岐導波
路部11、12に切り込み領域11a、12aを設けたことによ
り、低損失化をも可能にしている。従来のＹ分岐導波路
では、分岐時の損失を低減するために、理想的には第５
図に点線で示すように分岐角を非常に小さく（１°以
下）しなければならないが、その製造のための極めて細
いマスクパターンを形成すること等が困難なため、実際
上は同図に実線で示すように角のとれた形状となってし
まい、低損失化が実現されていなかった。そこで本実施
例のように切り込み領域11a、12aを設けることにより、
従来のような極めて細いマスクパターンを必要とせず、
ほぼ設計どおりのＹ分岐が作成できるようになった。そ
のため、光の分岐が上記切り込み領域11a、12aに沿って
徐々に行われるようになり、よって分岐時の低損失化が
可能になった。このように低損失化が実現された位相変
調器は、コヒーレント光通信にも使用できる。
路部11、12に切り込み領域11a、12aを設けたことによ
り、低損失化をも可能にしている。従来のＹ分岐導波路
では、分岐時の損失を低減するために、理想的には第５
図に点線で示すように分岐角を非常に小さく（１°以
下）しなければならないが、その製造のための極めて細
いマスクパターンを形成すること等が困難なため、実際
上は同図に実線で示すように角のとれた形状となってし
まい、低損失化が実現されていなかった。そこで本実施
例のように切り込み領域11a、12aを設けることにより、
従来のような極めて細いマスクパターンを必要とせず、
ほぼ設計どおりのＹ分岐が作成できるようになった。そ
のため、光の分岐が上記切り込み領域11a、12aに沿って
徐々に行われるようになり、よって分岐時の低損失化が
可能になった。このように低損失化が実現された位相変
調器は、コヒーレント光通信にも使用できる。
次に、第２図は本発明の他の実施例を示す構成図であ
る。
る。
本実施例は、第１図における互いに等しい長さの直線導
波路部13、14の代わりに、互いに異なる長さの直線導波
路部23、24を設けたものである。このように互いの長さ
を変えることにより光学バイアスがかかり、よって第４
図（ｂ）に示すように電圧V0（≠０）、Ｖπで駆動する
ことができる。本実施例でも上記実施例と同様に、
「ｏ」と「π」の２値化された位相情報を送り出すこと
ができ、中途半端な位相を除去することができるととも
に、切り込み領域11a、12aにより低損失化も可能にな
る。なお、上記直線導波路部23、24のように互いの長さ
を変える代わりに、それらの幅を変えることによって光
学バイアスをかけるようにしてもよい。
波路部13、14の代わりに、互いに異なる長さの直線導波
路部23、24を設けたものである。このように互いの長さ
を変えることにより光学バイアスがかかり、よって第４
図（ｂ）に示すように電圧V0（≠０）、Ｖπで駆動する
ことができる。本実施例でも上記実施例と同様に、
「ｏ」と「π」の２値化された位相情報を送り出すこと
ができ、中途半端な位相を除去することができるととも
に、切り込み領域11a、12aにより低損失化も可能にな
る。なお、上記直線導波路部23、24のように互いの長さ
を変える代わりに、それらの幅を変えることによって光
学バイアスをかけるようにしてもよい。
第３図は、本発明の更に他の実施例で使用する導波路光
位相変調器の構成図である。この導波路光位相変調器
は、基板10′がLiNbO3のＸ板またはＹ板からなり、第１
図における電極15、16の代わりに、直線導波路部13、14
をそれぞれ両側から挟むように一対の電極25a、25b;26
a、26bを設けてプッシュプル形の構成としたものであ
る。このような電極構成においては、一方の電極25a、2
5b間と他方の電極26a、26b間とに、互いに逆方向で大き
さの等しい電圧であって、出力光を「ｏ」と「π」の２
つの位相状態に切換え得る電圧を印加して、上記各実施
例と同様に駆動すればよい。この場合、一対の電極25
a、25b間及び26a、26b間の各距離を、上述した電極15、
16間の距離よりも小さくできるので、より低電圧による
駆動が可能となる。
位相変調器の構成図である。この導波路光位相変調器
は、基板10′がLiNbO3のＸ板またはＹ板からなり、第１
図における電極15、16の代わりに、直線導波路部13、14
をそれぞれ両側から挟むように一対の電極25a、25b;26
a、26bを設けてプッシュプル形の構成としたものであ
る。このような電極構成においては、一方の電極25a、2
5b間と他方の電極26a、26b間とに、互いに逆方向で大き
さの等しい電圧であって、出力光を「ｏ」と「π」の２
つの位相状態に切換え得る電圧を印加して、上記各実施
例と同様に駆動すればよい。この場合、一対の電極25
a、25b間及び26a、26b間の各距離を、上述した電極15、
16間の距離よりも小さくできるので、より低電圧による
駆動が可能となる。
本発明の導波路光位相変調器の駆動方法によれば、中途
半端な位相状態を含まない、確実に２値化された位相情
報を送り出すことができるので、情報の読取り時の判断
に誤りを生じることがなくなり、従って非常に正確な位
相変調が実現できる。
半端な位相状態を含まない、確実に２値化された位相情
報を送り出すことができるので、情報の読取り時の判断
に誤りを生じることがなくなり、従って非常に正確な位
相変調が実現できる。
第１図は本発明の一実施例で使用する導波路光位相変調
器の構成図、 第２図は本発明の他の実施例で使用する導波路光位相変
調器の構成図、 第３図は本発明の更に他の実施例で使用する導波路光位
相変調器の構成図、 第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の一
実施例、他の実施例、従来例における位相変調出力を示
す図、 第５図は従来のＹ分岐導波路を示す構成図、 第６図は従来の導波路光位相変調器を示す構成図であ
る。 11、12……Ｙ分岐導波路部、11a、12a……切り込み領
域、13、14……直線導波路部、15、16……電極、23、24
……直線導波路部、25a、25b;26a、26b……電極．
器の構成図、 第２図は本発明の他の実施例で使用する導波路光位相変
調器の構成図、 第３図は本発明の更に他の実施例で使用する導波路光位
相変調器の構成図、 第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の一
実施例、他の実施例、従来例における位相変調出力を示
す図、 第５図は従来のＹ分岐導波路を示す構成図、 第６図は従来の導波路光位相変調器を示す構成図であ
る。 11、12……Ｙ分岐導波路部、11a、12a……切り込み領
域、13、14……直線導波路部、15、16……電極、23、24
……直線導波路部、25a、25b;26a、26b……電極．
フロントページの続き (72)発明者 清野 實 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 椎名 徹 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−134818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−28621（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】２つのＹ分岐導波路部（11、12）間に２本
の直線導波路部（13、14;23、24）を備え、該２本の直
線導波路部のそれぞれに対して電極部（15、16;25a、25
b、26a、26b）を設けたプッシュプル形の導波路光位相
変調器の駆動方法において、 前記各直線導波路部をそれぞれ通過中の光の位相が、互
いに同じ大きさでかつ逆符号となるような電圧であっ
て、前記各位相の合成位相が反転するところの前後の電
圧を、前記電極部に対して印加することを特徴とする導
波路光位相変調器の駆動方法。 - 【請求項２】前記Ｙ分岐導波路部は、その中央付近から
分岐側に延びた、各導波路部よりも幅が狭くかつ低屈折
率の切り込み領域（11a、12a）を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の導波路光位相変調器の駆
動方法。 - 【請求項３】前記切り込み領域の幅は前記分岐側に向か
って徐々に広くなることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の導波路光位相変調器の駆動方法。 - 【請求項４】前記電極部は前記各直線導波路部上に配置
されたそれぞれ１つの電極（15、16）からなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１
つに記載の導波路光位相変調器の駆動方法。 - 【請求項５】前記電極部は前記各直線導波路部を両側か
ら挟むように配置されたそれぞれ１対の電極（25a、25
b;26a、26b）からなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第３項のいずれか１つに記載の導波路光位相
変調器の駆動方法。 - 【請求項６】前記合成位相はｏとπとの間で互いに反転
することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
のいずれか１つに記載の導波路光位相変調器の駆動方
法。 - 【請求項７】前記合成位相の反転するところの電圧で、
光出力が最小となることを特徴とする特許請求の範囲第
１項乃至第６項のいずれか１つに記載の導波路光位相変
調器の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202685A JPH07107585B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 導波路光位相変調器の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202685A JPH07107585B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 導波路光位相変調器の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360432A JPS6360432A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH07107585B2 true JPH07107585B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=16461458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61202685A Expired - Lifetime JPH07107585B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 導波路光位相変調器の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107585B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2725341B2 (ja) * | 1989-01-25 | 1998-03-11 | 富士通株式会社 | 光変調器 |
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1986
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