JPH0767094B2 - 偏向変調器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザ光を搬送
波信号として用いる光通信システムに適用できる偏向変
調器に関する。

【０００２】

【従来の技術】偏向変調は、空間におけるコヒーレント
なレーザ伝送を実現するための１つの手法として注目さ
れており、これまでにその原理及び実験例が多く報告さ
れている。（例えば、桑野ほか「位相雑音不感応性を有
する偏光変調／コヒーレント検波方式について」第１１
回情報理論とその応用シンポジウム予稿集、１９８８年
１２月、並びに桑野ほか「偏向変調／ヘテロダイン検波
方式の位相雑音除去効果」電子情報通信学会技術報告、
ＳＡＮＥ８９−４８、１９８９年１月参照。）

【０００３】図７は、上記の文献において開示されたバ
ルク型結晶電気光学効果偏向変調器を用いた第１の従来
例の偏向変調器のブロック図である。

【０００４】図７に示すように、レーザ光源１から出力
される送信レーザ光は、ポーラライザ２によって所定の
偏波面の傾斜を有する直線偏波のレーザ光に変換された
後、バルク構造のＡＤ・Ｐ結晶を含む電気光学効果偏向
変調器３０に入力される。一方、データ発生器６は送信
すべきデジタルデータ信号を発生して制御電圧発生器７
に出力し、これに応答して、制御電圧発生器７はデジタ
ルデジタル信号に応じて制御電圧を発生して偏向変調器
３０に印加する。偏向変調器３０は、印加される制御電
圧に応じてレーザ光に対して所定の円偏波の回転を行
い、右旋又は左旋の円偏波のレーザ光を出力する。すな
わち、この第１の従来例においては、１個の偏向変調器
３０においてレーザ光に対して直接に偏向変調を行って
いる。

【０００５】一方、薄膜型光導波路を用いた変調器等に
ついては、光ファイバ通信用外部変調器などの実現方法
として近年盛んに研究開発が進められており、その構成
原理は例えば小山ほか「光波電子工学」コロナ社、１９
７８年に示されている。この薄膜型光導波路は制御動作
電圧の低減、及び変調器の高速化を達成するための手段
として有効であるが、これまでのところ直線偏向に対し
てのみ実現されている。この直線偏向のモード変換につ
いては、直交した偏波面においてＴＥ／ＴＭモード変換
を行い光ビームを得るための構成が検討されている。そ
の動作原理は例えば山崎ほか「Ｚ軸伝搬ＬｉＮｂＯ₃偏
光干渉型光周波数シフタ」輻射科学研究会、１９８７年
１２月に示されている。

【０００６】さらに、２つの直交する偏波面成分からな
る光ビームを作成し、その一方に入力信号に応じた変調
を行って信号光とし、もう一方を無変調搬送波光とし、
これら信号光と搬送波光を合成して受信側に送信し、受
信側では上記搬送波光を用いて搬送波再生を行なう光コ
ヒーレント方式が、特開昭５９−５７５７号公報に開示
されている。図８に、この光コヒーレント方式を用いた
第２の従来例の偏波多重光送信装置を示す。

【０００７】図８に示すように、レーザ光源１の出力光
を光分配器３１で２方向に分岐し、注入同期型レーザダ
イオード３２と偏波面制御素子３３とにそれぞれ入力さ
せる。レーザダイオード３２は光分配器３１からの出力
光により注入同期を受けるとともに伝送信号変調回路３
４によって伝送信号で変調され、これによって、レーザ
ダイオード３２から出力される直線偏波の出力光が偏波
光合成器３５に入力される。一方、偏波面制御素子３３
に入力したレーザ光源１の大部分の出力光はこの偏波面
制御素子３３によりその偏波面がレーザダイオード３２
の出力光の偏波面と互いに直交するように変換制御され
た後、偏波光合成器３５に入力して、上記のレーザダイ
オード３２の出力光と合成される。そしてこの偏波光合
成器３５から出力される合成出力光は、例えば伝送線路
である光ファイバケーブルを介して受信側に送信され
る。すなわち、この第２の従来例の偏波多重光送信装置
は、２つの光ビームの偏波面直交関係を利用して信号光
と搬送波光の多重化を行なうことを特徴としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
バルク型結晶を用いた第１の従来例の偏向変調器におい
ては、偏波の回転方向を制御する制御バイアス電圧とし
て±２００Ｖ以上を印加することが必要であり、このた
め、当該偏向変調器に高い電圧を発生させる回路を設け
る必要があるので、当該偏向変調器の回路が大型化する
とともに、その消費電力が大きくなるという問題点があ
った。また、第１の従来例において用いる電気光学効果
偏向変調器３０の応答速度が比較的遅く、現在実現され
ている当該変調器では変調速度は数十Ｍｂｐｓ程度であ
る。

【０００９】さらに、上述の第２の従来例の偏波多重光
送信装置においては、２つの光ビームの偏波面直交関係
を利用して信号光と搬送波光の多重化を行なうことがで
きるが、２つの光ビームを合成することによって偏波の
回転を行い円偏波の光信号を用いて信号伝送を行なうこ
とはできない。

【００１０】本発明の目的は以上の問題点を解決し、従
来例に比較し高速で動作することができるとともに、従
来例に比較しより低い制御電圧で動作可能であって、円
偏波の光信号を用いて信号伝送を行なうことができる偏
向変調器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の偏向変調器は、直線偏波の信号光を第１と第２の信
号光に２分配する分配手段と、上記分配手段によって分
配された第１の信号光を入力される信号に応じて所定の
移相量だけ移相させる移相手段と、上記移相手段によっ
て移相された第１の信号光と上記分配手段によって分配
された第２の信号光とを、上記第１と第２の信号光の偏
波面が互いに直交するように合成し上記合成した信号光
を出力する合成手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】また、請求項２記載の偏向変調器は、上記
請求項１記載の偏向変調器において、上記移相手段に入
力される信号は２値信号であり、上記移相手段は上記第
１の信号光を上記２値信号に応じて＋π／２又は−π／
２の移相量だけ移相させ、上記合成手段から円偏波の上
記合成した信号光を出力することを特徴とする。

【００１３】さらに、請求項３記載の偏向変調器は、上
記請求項１記載の偏向変調器において、上記移相手段に
入力される信号は２値信号であり、上記移相手段は上記
第１の信号光を上記２値信号に応じてπ又は０の移相量
だけ移相させ、上記合成手段から直線偏波の上記合成し
た信号光を出力することを特徴とする。

【００１４】またさらに、本発明に係る請求項４記載の
偏向変調器は、直線偏波の信号光を第１と第２の信号光
に２分配する分配手段と、上記分配手段によって分配さ
れた第１の信号光を入力される信号に応じて所定の移相
量だけ移相させる第１の移相手段と、上記分配手段によ
って分配された第２の信号光を上記入力される信号に応
じて所定の移相量だけ移相させる第２の移相手段と、上
記第１の移相手段によって移相された第１の信号光と上
記第２の移相手段によって移相された上記第２の信号光
とを、上記第１と第２の信号光の偏波面が互いに直交す
るように合成し上記合成した信号光を出力する合成手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１５】さらに、請求項５記載の偏向変調器は、上
記請求項４記載の偏向変調器において、上記第１と第２
の移相手段に入力される信号は２値信号であり、上記第
１の移相手段は上記第１の信号光を上記２値信号に応じ
て＋π／４又は−π／４の移相量だけ移相させ、上記第
２の移相手段は上記第２の信号光を上記２値信号に応じ
て−π／４又は＋π／４の移相量だけ移相させ、上記合
成手段から円偏波の上記合成した信号光を出力すること
を特徴とする。

【００１６】

【作用】上述の請求項１記載の偏向変調器においては、
上記分配手段は直線偏波の信号光を第１と第２の信号光
に２分配した後、上記移相手段は上記分配手段によって
分配された第１の信号光を入力される信号に応じて所定
の移相量だけ移相させる。次いで、上記合成手段は、上
記移相手段によって移相された第１の信号光と上記分配
手段によって分配された第２の信号光とを、上記第１と
第２の信号光の偏波面が互いに直交するように合成し上
記合成した信号光を出力する。

【００１７】上記請求項１記載の偏向変調器のように構
成することによって、上記移相手段として例えば薄膜型
光導波路上に形成された光移相器を適用することができ
る。これによって、当該偏向変調器の動作速度を高速化
することができるとともに、上記移相手段に印加する制
御電圧を従来例に比較して低くすることができ、これに
よって、制御電圧発生器を含めた当該偏向変調器の全体
の消費電力を大幅に低減させることができるとともに、
制御電圧発生器を含めた当該偏向変調器の全体システム
を小型化することができる。

【００１８】上記請求項１記載の偏向変調器において、
好ましくは、上記移相手段に入力される信号は２値信号
であり、上記移相手段は上記第１の信号光を上記２値信
号に応じて＋π／２又は−π／２の移相量だけ移相させ
るとき、上記合成手段から円偏波の上記合成した信号光
を出力することができる。

【００１９】また、上記請求項１記載の偏向変調器にお
いて、好ましくは、上記移相手段に入力される信号は２
値信号であり、上記移相手段は上記第１の信号光を上記
２値信号に応じてπ又は０の移相量だけ移相させると
き、上記合成手段から直線偏波の上記合成した信号光を
出力することができる。

【００２０】またさらに、上述の請求項４記載の偏向変
調器においては、上記分配手段は直線偏波の信号光を第
１と第２の信号光に２分配した後、上記第１の移相手段
は上記分配手段によって分配された第１の信号光を入力
される信号に応じて所定の移相量だけ移相させ、一方、
上記第２の移相手段は上記分配手段によって分配された
第２の信号光を上記入力される信号に応じて所定の移相
量だけ移相させる。次いで、上記合成手段は、上記第１
の移相手段によって移相された第１の信号光と上記第２
の移相手段によって移相された上記第２の信号光とを、
上記第１と第２の信号光の偏波面が互いに直交するよう
に合成し上記合成した信号光を出力する。

【００２１】上記請求項４記載の偏向変調器のように構
成することによって、上記第１と第２の移相手段として
それぞれ例えば薄膜型光導波路上に形成された光移相器
を適用することができる。これによって、当該偏向変調
器の動作速度を高速化することができるとともに、上記
第１と第２の移相手段に印加する制御電圧を従来例に比
較して低くすることができ、これによって、制御電圧発
生器を含めた当該偏向変調器の全体の消費電力を大幅に
低減させることができるとともに、制御電圧発生器を含
めた当該偏向変調器の全体システムを小型化することが
できる。

【００２２】さらに、請求項５記載の偏向変調器におい
て、好ましくは、上記第１と第２の移相手段に入力され
る信号は２値信号であり、上記第１の移相手段は上記第
１の信号光を上記２値信号に応じて＋π／４又は−π／
４の移相量だけ移相させ、上記第２の移相手段は上記第
２の信号光を上記２値信号に応じて−π／４又は＋π／
４の移相量だけ移相させ、上記合成手段から円偏波の上
記合成した信号光を出力することができる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例に
ついて説明する。

【００２４】＜第１の実施例＞図１は、本発明に係る第
１の実施例である偏向変調器のブロック図であり、図１
において、図７及び図８と同様のものについては同一の
符号を付している。

【００２５】この第１の実施例の偏向変調器は、１つの
レーザ光源１から出力されるレーザ光を直線偏波に変換
した後、２つのレーザ光に分配し、分配された一方のレ
ーザ光を伝送すべきデジタルデータ信号に応じた移相量
だけ移相させ、次いで、２つのレーザ光を偏波面が互い
に直交するように合成することを特徴としている。

【００２６】図１に示すように、送信用レーザ光源１か
ら出力されるレーザ光はポーラライザ２によって直線偏
波のレーザ光に変換された後、無偏向ビームスプリッタ
３に入射する。無偏向ビームスプリッタ３は、入射した
レーザ光を偏向することなく２波に分配し、一方のレー
ザ光を光移相器４に出力するとともに、他方のレーザ光
を光減衰器５を介して偏向ビームスプリッタ８の第２の
入射端に出力する。ここで、無偏向ビームスプリッタ３
によって分配されたレーザ光にデータ発生器６によって
発生されるデジタルデータ信号の情報を含ませるため、
以下、上記分配された２つのレーザ光のうち、無偏向ビ
ームスプリッタ３から光移相器４を介して偏向ビームス
プリッタ８の第１の入射端に入射するレーザ光を第１の
信号光といい、一方、無偏向ビームスプリッタ３から光
減衰器５を介して偏向ビームスプリッタ８の第２の入射
端に入射するレーザ光を第２の信号光という。

【００２７】データ発生器６は、受信側に伝送すべきデ
ジタルデータ信号を発生し、制御電圧発生器７に出力す
る。これに応答して、制御電圧発生器７は、入力される
デジタルデータ信号に応じて、入力される直線偏波の第
１の信号光の位相を「表１」の「Ｘ軸の直線偏波の信号
光の移相量」の欄に記載の移相量［ｒａｄ］だけ移相さ
せるための制御電圧を光移相器４に印加する。

【００２８】

【表１】

【００２９】このとき、光移相器４は、入力される第１
の信号光の位相を上記移相量［ｒａｄ］だけ移相させた
後、偏向ビームスプリッタ８の第１の入射端に出力す
る。ここで、光減衰量５は、無偏向ビームスプリッタ３
によって分配された２つの第１と第２の信号光の各振幅
が偏向ビームスプリッタ８内の合波点において等しくな
るような所定の減衰量を有し、また、光移相器４の移相
量が０であるときに、無偏向ビームスプリッタ３の分波
点から光移相器４を介して偏向ビームスプリッタ８の合
波点までの光路長と、無偏向ビームスプリッタ３の分波
点から光減衰器５を介して偏向ビームスプリッタ８の合
波点までの光路長とが等しくなるように設定される。

【００３０】次いで、偏向ビームスプリッタ８の第１と
第２の入射端にそれぞれ入射した第１と第２の信号光
は、各信号光の偏波面が直交するように合波された後、
送信光として受信側に出力される。本実施例において
は、説明の便宜上、偏向ビームスプリッタ８の第１の入
射端を介してその合波点に入射する第１の信号光を、直
交するＸ軸とＹ軸のうちのＸ軸に平行な偏波面を有する
直線偏波とし、一方、偏向ビームスプリッタ８の第２の
入射端を介してその合波点に入射する第２の信号光を、
上記Ｙ軸に平行な偏波面を有する直線偏波としている。

【００３１】以上のように構成された第１の実施例の偏
向変調器において、伝送すべきデジタルデータ信号が１
であるとき、無偏向ビームスプリッタ３から出力される
第１の信号光が光移相器４によって＋π／２だけ移相さ
れ、一方、無偏向ビームスプリッタ３から出力される第
２の信号光が光減衰器５によって所定の減衰量だけ減衰
されるだけでその位相が移相されないので、偏向ビーム
スプリッタ８から出力される合波された送信光は、図９
に示すように、光移相器４から偏向ビームスプリッタ８
の出力端の断面に向かってすなわち伝搬方向に向かって
右回りの方向で回転する右旋の円偏波の光信号となる。
また、伝送すべきデジタルデータ信号が０であるとき、
無偏向ビームスプリッタ３から出力される第１の信号光
が光移相器４によって−π／２だけ移相され、一方、無
偏向ビームスプリッタ３から出力される第２の信号光が
光減衰器５によって所定の減衰量だけ減衰されるだけで
その位相が移相されないので、偏向ビームスプリッタ８
から出力される合波された送信光は、図１０に示すよう
に、上記伝搬方向に向かって左回りの方向で回転する左
旋の円偏波の光信号となる。

【００３２】以上の第１の実施例において、第１の信号
光の位相を伝送すべきデジタルデータ信号に応じて光移
相器４によって「表１」に示す移相量だけ移相させてい
るが、本発明はこれに限らず、第１の信号光の位相を伝
送すべきデジタルデータ信号に応じて光移相器４によっ
て「表２」に示す移相量だけ移相させてもよい。

【００３３】

【表２】

【００３４】この変形例において、伝送すべきデジタル
データ信号が０であるとき、偏向ビームスプリッタ８か
ら出力される合波された送信光は、図１１に示すよう
に、偏向ビームスプリッタ８の出力端の断面においてＸ
軸から４５°だけ左回りに回転された偏波面を有する直
線偏波の光信号となる。一方、伝送すべきデジタルデー
タ信号が１であるとき、偏向ビームスプリッタ８から出
力される合波された送信光は、図１２に示すように、偏
向ビームスプリッタ８の出力端の断面においてＸ軸から
１３５°だけ左回りに回転された偏波面を有する直線偏
波の光信号となる。この変形例における送信光を受信側
で受信し変調されたデジタルデータ信号を検波するため
には、次の方式を用いればよい。

【００３５】すなわち、受信側で上記直線偏波の光信号
を受信し、直交する２つの偏波成分に分波した後、各偏
波成分のうち一方の偏波成分のみを１／２波長板を通過
させ、１／２波長板を通過した偏波成分と上記分波され
た他方の偏波成分とを合波し、上記合波された信号の振
幅を検出することによって送信側で変調されたデジタル
データ信号を復調することができる。

【００３６】＜第２の実施例＞図２は、本発明に係る第
２の実施例である偏向変調器のブロック図であり、図１
において、図２と同様のものについては同一の符号を付
している。

【００３７】この第２の実施例の偏向変調器は、第１の
実施例に比較し、第１の実施例の光減衰器５の代わりに
光移相器４ｂを備え、この光移相器４ｂに制御電圧を印
加する制御電圧発生器７ｂをさらに備えたことを特徴と
している。なお、第２の実施例において、第１の実施例
の光移相器４に対応する光移相器の符号を４ａとし、第
１の実施例の制御電圧発生器７に対応する光移相器の符
号を７ａとしている。以下、第１の実施例との相違点に
ついて詳細後述する。

【００３８】図２に示すように、無偏向ビームスプリッ
タ３によって分配された２つの信号光のうち、一方の信
号光が光移相器４ａを介して偏向ビームスプリッタ８の
第１の入射端に出力され、また、他方の信号光が光移相
器４ｂを介して偏向ビームスプリッタ８の第２の入射端
に出力される。制御電圧発生器７ａは、入力されるデジ
タルデータ信号に応じて、入力される直線偏波の第１の
信号光の位相を「表３」の「Ｘ軸の直線偏波の信号光の
移相量」の欄に記載の移相量［ｒａｄ］だけ移相させる
ための制御電圧を光移相器４ａに印加し、一方、制御電
圧発生器７ｂは、入力されるデジタルデータ信号に応じ
て、入力される直線偏波の第２の信号光の位相を「表
３」の「Ｙ軸の直線偏波の信号光の移相量」の欄に記載
の移相量［ｒａｄ］だけ移相させるための制御電圧を光
移相器４ｂに印加する。

【００３９】

【表３】

【００４０】このとき、光移相器４ａは、入力される第
１の信号光の位相を上記移相量［ｒａｄ］だけ移相させ
た後、偏向ビームスプリッタ８の第１の入射端に出力
し、光移相器４ｂは、入力される第２の信号光の位相を
上記移相量［ｒａｄ］だけ移相させた後、偏向ビームス
プリッタ８の第２の入射端に出力する。次いで、偏向ビ
ームスプリッタ８の第１と第２の入射端に入射した第１
と第２の信号光は、各信号光の偏波面が直交するように
合波された後、送信光として受信側に出力される。ここ
で、各光移相器４ａ，４ｂの各移相量が０であるとき
に、無偏向ビームスプリッタ３の分波点から光移相器４
ａを介して偏向ビームスプリッタ８の合波点までの光路
長と、無偏向ビームスプリッタ３の分波点から光移相器
４ｂを介して偏向ビームスプリッタ８の合波点までの光
路長とが等しくなるように設定される。

【００４１】以上のように構成された第２の実施例の偏
向変調器において、伝送すべきデジタルデータ信号が１
であるとき、無偏向ビームスプリッタ３から出力される
第１の信号光が光移相器４ａによって＋π／４だけ移相
され、一方、無偏向ビームスプリッタ３から出力される
第２の信号光が光移相器４ｂによって−π／４だけ移相
されるので、偏向ビームスプリッタ８から出力される合
波された送信光は、図９に示すように、光移相器４ａか
ら偏向ビームスプリッタ８の出力端の断面に向かってす
なわち伝搬方向に向かって右回りの方向で回転する右旋
の円偏波の光信号となる。また、伝送すべきデジタルデ
ータ信号が０であるとき、無偏向ビームスプリッタ３か
ら出力される第１の信号光が光移相器４ａによって−π
／４だけ移相され、一方、無偏向ビームスプリッタ３か
ら出力される第２の信号光が光移相器４ｂによって＋π
／４だけ移相されるので、偏向ビームスプリッタ８から
出力される合波された送信光は、図１０に示すように、
上記伝搬方向に向かって左回りの方向で回転する左旋の
円偏波の光信号となる。

【００４２】＜第３の実施例＞図３は、本発明に係る第
３の実施例である偏向変調器のブロック図であり、図３
において図１と同様のものについては同一の符号を付し
ている。

【００４３】この第３の実施例の偏向変調器は、第１の
実施例と比較し、無偏向ビームスプリッタ３の代わりに
薄膜型光導波路１０内の光分配器１１を用い、光移相器
４の代わりに薄膜型光導波路１０内の光移相器１２を用
い、光減衰器５の代わりに薄膜型光導波路１０内の光導
波路１３を用い、偏向ビームスプリッタ８の代わりに１
／２波長板９と無偏向ビームスプリッタ８ａを用いたこ
とを特徴としている。以下、第１の実施例との相違点に
ついて詳細に説明する。

【００４４】図３に示すように、送信用レーザ光源１か
ら出力されるレーザ光はポーラライザ２によって直線偏
波のレーザ光に変換された後、薄膜型光導波路１０内の
光分配器１１に入射する。この薄膜型光導波路１０は、
光分配器１１と、光移相器１２と、光導波路１３と、各
回路素子を接続する光導波路を備える。光分配器１１は
入射したレーザ光を偏向することなく２波に分配し、一
方のレーザ光を光移相器１２を介して無偏向ビームスプ
リッタ８ａの第１の入射端に出力するとともに、他方の
レーザ光を所定の減衰量を有する光導波路１３並びに、
入射する信号光の偏波面を伝搬方向に対して左回りに９
０°だけ回転させる１／２波長板９を介して無偏向ビー
ムスプリッタ８ａの第２の入射端に出力する。制御電圧
発生器７及び光移相器１２はそれぞれ、第１の実施例の
制御電圧発生器７及び光移相器４と同様に動作する。こ
こで、光導波路１３は、光分配器１１によって分配され
た２つの第１と第２の信号光の各振幅が無偏向ビームス
プリッタ８ａ内の合波点において等しくなるような所定
の減衰量を有し、また、光移相器１２の移相量が０であ
るときに、光分配器１１の分波点から光移相器１２を介
して無偏向ビームスプリッタ８ａの合波点までの光路長
と、光分配器１１の分波点から光導波路１３及び１／２
波長板９を介して無偏向ビームスプリッタ８ａの合波点
までの光路長とが等しくなるように設定される。なお、
上記薄膜光導波路１０内の２つの信号光は同一の偏波面
を有する。次いで、無偏向ビームスプリッタ８ａの第１
と第２の入射端に入射した第１と第２の信号光は、各信
号光の偏波面が直交するように合波された後、送信光と
して受信側に出力される。

【００４５】以上のように構成された第３の実施例の偏
向変調器は、第１の実施例と同様に動作する。

【００４６】以上の第３の実施例においては、２つの信
号光を処理する各回路を同一の薄膜型光導波路１０上に
形成しているので、当該偏向変調器全体の構成を簡単化
することができる。また、バルク結晶を用いた第１の従
来例の電気光学効果偏向変調器３０よりも低い制御電圧
で所定の移相量を得ることができかつ高速で動作可能
な、薄膜型光導波路１０内の光移相器１２を用いている
ので、制御電圧発生器７において発生させるべき当該制
御電圧を第１の従来例に比較し低くすることができると
ともに、変調速度を高速化することができる。さらに、
制御電圧を低くすることができるので、当該偏向変調器
で消費される電力を大幅に軽減できる。

【００４７】以上の第３の実施例において、第２の信号
光の偏波面の方向を変化させるために１／２波長板９を
用いているが、本発明はこれに限らず、１／２波長板９
の代わりに例えばパンダ光ファイバケーブルなどの定偏
波面光ファイバケーブルを用い、無偏向ビームスプリッ
タ８ａの第２の入力端においてその偏波面の方向を直角
に回転させるように接続してもよい。この場合、薄膜型
光導波路１０内の光移相器１２から出力される第１の信
号光は定偏波光ファイバケーブルを介して無偏向ビーム
スプリッタ８ａの第１の入射端に導き、一方、薄膜型光
導波路１０内の光導波路１３から出力される第２の信号
光は別の定偏波光ファイバケーブルを介して無偏向ビー
ムスプリッタ８ａの第２の入射端に導かれる。

【００４８】＜第４の実施例＞図４は、本発明に係る第
４の実施例である偏向変調器のブロック図であり、図４
において図２と同様のものについては同一の符号を付し
ている。

【００４９】この第４の実施例の偏向変調器は、第２の
実施例と比較し、無偏向ビームスプリッタ３の代わりに
薄膜型光導波路１０内の光分配器１１を用い、光移相器
４ａ，４ｂの代わりにそれぞれ薄膜型光導波路１０内の
光移相器１２ａ，１２ｂを用い、偏向ビームスプリッタ
８の代わりに１／２波長板９と無偏向ビームスプリッタ
８ａを用いたことを特徴としている。

【００５０】以上のように構成された第４の実施例の偏
向変調器は、第２の実施例と同様に動作する。

【００５１】以上の第４の実施例においては、２つの信
号光を処理する各回路を同一の薄膜型光導波路１０上に
形成しているので、当該偏向変調器全体の構成を簡単化
することができる。また、バルク結晶を用いた第１の従
来例の電気光学効果偏向変調器３０よりも低い制御電圧
で所定の移相量を得ることができかつ高速で動作可能
な、薄膜型光導波路１０内の光移相器１２ａ，１２ｂを
用いているので、制御電圧発生器７ａ，７ｂにおいて発
生させるべき当該制御電圧を第１の従来例に比較し低く
することができるとともに、変調速度を高速化すること
ができる。

【００５２】以上の第４の実施例において、第２の信号
光の偏波面の方向を変化させるために１／２波長板９を
用いているが、本発明はこれに限らず、１／２波長板９
の代わりに例えばパンダ光ファイバケーブルなどの定偏
波面光ファイバケーブルを用い、無偏向ビームスプリッ
タ８ａの第２の入力端においてその偏波面の方向を直角
に回転させるように接続してもよい。

【００５３】＜第５の実施例＞図５は、本発明に係る第
５の実施例である偏向変調器のブロック図であり、図５
において、図１及び図３と同様のものについては同一の
符号を付している。

【００５４】この第５の実施例の偏向変調器は、第３の
実施例と比較し、薄膜型光導波路１０内の光導波路１３
と１／２波長板９の代わりに薄膜型光導波路１０内のＴ
Ｅ／ＴＭモード変換器１４を用いたことを特徴としてい
る。以下、第３の実施例との相違点について詳細に説明
する。

【００５５】この第５の実施例の偏向変調器において、
モード変換器１４は光分配器１１から分配される第２の
信号光の伝搬モードをＴＥモードからＴＭモードに変換
する。すなわち、薄膜型光導波路１０内の光分配器１１
から光移相器１２を伝搬する第１の信号光、並びに、光
分配器１１からモード変換器１４に入射する第２の信号
光はＴＥモードで伝搬し、一方、モード変換器１０から
出力される第２の信号光はＴＭモードで伝搬する。従っ
て、無偏向ビームスプリッタ８ａの第１と第２の入射端
に入射する第１と第２の信号光はそれぞれＴＥモード及
びＴＭモードであって、各信号光の偏波面が直交してい
る。それ故、無偏向ビームスプリッタ８ａは、第１と第
２の信号光を各信号光の偏波面が直交するように合波さ
れた後、送信光として受信側に出力される。

【００５６】以上のように構成された第５の実施例の偏
向変調器は、第１の実施例及び第３の実施例と同様に動
作し、第３の実施例と同様の効果を有する。

【００５７】以上の第５の実施例の偏向変調器において
は、第３の実施例と比較し、薄膜型光導波路１０内の光
導波路１３と１／２波長板９の代わりにＴＥ／ＴＭモー
ド変換器１４を用いているが、本発明はこれに限らず、
第４の実施例において１／２波長板９の代わりにＴＥ／
ＴＭモード変換器を光移相器１２ｂの後段の薄膜型光導
波路１０内に設けてもよい。

【００５８】＜第６の実施例＞図６は、本発明に係る第
６の実施例である偏向変調器のブロック図であり、図６
において、図１と同様のものについては同一の符号を付
している。

【００５９】この第６の実施例の偏向変調器は、第１の
実施例と比較し、光移相器４の代わりに薄膜型光導波路
２０内に形成された光移相器２１を用いたことを特徴と
している。以上のように構成された第６の実施例の偏向
変調器は、第１の実施例と同様に動作し、第３の実施例
と同様の効果を有する。

【００６０】以上の第６の実施例においては、第１の実
施例と比較し、光移相器４の代わりに薄膜型光導波路２
０内に形成された光移相器２１を用いているが、本発明
はこれに限らず、第２の実施例における光移相器４ａ，
４ｂの代わりにそれぞれ薄膜型光導波路２０内に形成さ
れた光移相器２１を用いてもよい。

【００６１】＜実験例＞以上の実施例で用いる薄膜型光
導波路の制御電圧と移相量の関係は、例えば、川中ほか
「光集積回路型マイクロ波移相器」電子情報通信学会技
術報告、ＯＱＥ８９−３３、１９８９年６月に実験結果
例が報告されており、これによると、πを中心として±
π／２の移相量を得るための制御電圧として０．７５Ｖ
及び２．２５Ｖが必要であると報告されている。この実
験結果から、上記第３と第５と第６の実施例において薄
膜型光導波路１０内の光移相器１２又は２１に上記実験
で用いた移相器を使用した場合、約３Ｖ以下の制御電圧
であって１．５Ｖの電圧制御範囲で右旋又は左旋の円偏
波の偏向変調が可能となる。さらに、第４の実施例にお
いて薄膜型光導波路１０内の光移相器１２ａ，１２ｂに
上記実験で用いた移相器を使用した場合、上記実験結果
から制御電圧として１．１２５Ｖ及び１．８７５Ｖが必
要となり、前者の実施例に比較し、制御電圧の制御範囲
を小さくすることができる。

【００６２】また、この種の薄膜型光導波路上に形成さ
れた移相器の動作速度として最高２Ｇｂｐｓ程度が現状
の技術で製作可能であるといわれている。偏向変調器の
最高の変調速度はこの移相器の動作速度により決定され
ることから、上述の第３乃至第６の実施例の構成によ
り、偏向変調器を大幅に高速化することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る請求項
１記載の偏向変調器においては、直線偏波の信号光を第
１と第２の信号光に２分配し、上記分配された第１の信
号光を入力される信号に応じて所定の移相量だけ移相さ
せ、上記移相された第１の信号光と上記分配された第２
の信号光とを、上記第１と第２の信号光の偏波面が互い
に直交するように合成し上記合成した信号光を出力する
ようにしたので、上記移相させる手段として例えば薄膜
型光導波路上に形成された光移相器を適用することがで
きる。これによって、当該偏向変調器の動作速度を高速
化することができるとともに、上記移相手段に印加する
制御電圧を従来例に比較して低くすることができ、これ
によって、制御電圧発生器を含めた当該偏向変調器の全
体の消費電力を大幅に低減させることができるととも
に、制御電圧発生器を含めた当該偏向変調器の全体シス
テムを小型化することができるという利点がある。

【００６４】また、請求項１記載の偏向変調器におい
て、好ましくは、上記移相させる手段に入力される信号
は２値信号であり、上記移相させる手段は上記第１の信
号光を上記２値信号に応じて＋π／２又は−π／２の移
相量だけ移相させるとき、円偏波の上記合成した信号光
を出力することができるとともに、上記第１の信号光を
上記２値信号に応じてπ又は０の移相量だけ移相させる
とき、直線偏波の上記合成した信号光を出力することが
できる。

【００６５】さらに、本発明に係る請求項４記載の偏向
変調器においては、直線偏波の信号光を第１と第２の信
号光に２分配した後、上記分配された第１の信号光を入
力される信号に応じて所定の移相量だけ移相させ、一
方、上記分配された第２の信号光を上記入力される信号
に応じて所定の移相量だけ移相させ、次いで、上記移相
された第１の信号光と上記移相された上記第２の信号光
とを、上記第１と第２の信号光の偏波面が互いに直交す
るように合成し上記合成した信号光を出力するようにし
たので、上記２つの移相させる手段としてそれぞれ例え
ば薄膜型光導波路上に形成された光移相器を適用するこ
とができる。これによって、当該偏向変調器の動作速度
を高速化することができるとともに、上記２つの移相さ
せる手段に印加する制御電圧を従来例に比較して低くす
ることができ、これによって、制御電圧発生器を含めた
当該偏向変調器の全体の消費電力を大幅に低減させるこ
とができるとともに、制御電圧発生器を含めた当該偏向
変調器の全体システムを小型化することができる。

【００６６】またさらに、請求項５記載の偏向変調器に
おいて、好ましくは、上記２つの移相させる手段に入力
される信号は２値信号であり、上記一方の移相させる手
段は上記第１の信号光を上記２値信号に応じて＋π／４
又は−π／４の移相量だけ移相させ、上記他方の移相さ
せる手段は上記第２の信号光を上記２値信号に応じて−
π／４又は＋π／４の移相量だけ移相させ、円偏波の上
記合成した信号光を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施例である偏向変調器
のブロック図である。

【図２】 本発明に係る第２の実施例である偏向変調器
のブロック図である。

【図３】 本発明に係る第３の実施例である偏向変調器
のブロック図である。

【図４】 本発明に係る第４の実施例である偏向変調器
のブロック図である。

【図５】 本発明に係る第５の実施例である偏向変調器
のブロック図である。

【図６】 本発明に係る第６の実施例である偏向変調器
のブロック図である。

【図７】 バルク型結晶電気光学効果偏向変調器を用い
た第１の従来例の偏向変調器のブロック図である。

【図８】 注入同期型レーザダイオードを用いた第２の
従来例の偏波多重光送信装置のブロック図である。

【図９】 上記各実施例の偏向変調器から出力される右
旋円偏波の光信号の偏波を示す、光出力端の断面におけ
る模式断面図である。

【図１０】 上記各実施例の偏向変調器から出力される
左旋円偏波の光信号の偏波を示す、光出力端の断面にお
ける模式断面図である。

【図１１】 上記各実施例において直交する光信号の位
相差が０であるときに偏向変調器から出力される直線偏
波の偏波面を示す、光出力端の断面における模式断面図
である。

【図１２】 上記各実施例において直交する光信号の位
相差がπであるときに偏向変調器から出力される直線偏
波の偏波面を示す、光出力端の断面における模式断面図
である。

【符号の説明】

１…レーザ光源、２…ポーラライザ、３，８ａ…無偏向
ビームスプリッタ、４，４ａ，４ｂ，１２，１２ａ，１
２ｂ，２１…光移相器、５…光減衰器、６…データ発生
器、７，７ａ，７ｂ…制御電圧発生器、８…偏向ビーム
スプリッタ、９…１／２波長板、１０，２０…薄膜型光
導波路、１１…光分配器、１３…光導波路、１４…ＴＥ
／ＴＭモード変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06 10/142 (72)発明者 神谷 嘉明 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (72)発明者 藤瀬 雅行 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線偏波の信号光を第１と第２の信号光
   に２分配する分配手段と、上記分配手段によって分配さ
   れた第１の信号光を入力される信号に応じて所定の移相
   量だけ移相させる移相手段と、上記移相手段によって移
   相された第１の信号光と上記分配手段によって分配され
   た第２の信号光とを、上記第１と第２の信号光の偏波面
   が互いに直交するように合成し上記合成した信号光を出
   力する合成手段とを備えたことを特徴とする偏向変調
   器。
2. 【請求項２】 上記移相手段に入力される信号は２値信
   号であり、上記移相手段は上記第１の信号光を上記２値
   信号に応じて＋π／２又は−π／２の移相量だけ移相さ
   せ、上記合成手段から円偏波の上記合成した信号光を出
   力することを特徴とする請求項１記載の偏向変調器。
3. 【請求項３】 上記移相手段に入力される信号は２値信
   号であり、上記移相手段は上記第１の信号光を上記２値
   信号に応じてπ又は０の移相量だけ移相させ、上記合成
   手段から直線偏波の上記合成した信号光を出力すること
   を特徴とする請求項１記載の偏向変調器。
4. 【請求項４】 直線偏波の信号光を第１と第２の信号光
   に２分配する分配手段と、上記分配手段によって分配さ
   れた第１の信号光を入力される信号に応じて所定の移相
   量だけ移相させる第１の移相手段と、上記分配手段によ
   って分配された第２の信号光を上記入力される信号に応
   じて所定の移相量だけ移相させる第２の移相手段と、上
   記第１の移相手段によって移相された第１の信号光と上
   記第２の移相手段によって移相された上記第２の信号光
   とを、上記第１と第２の信号光の偏波面が互いに直交す
   るように合成し上記合成した信号光を出力する合成手段
   とを備えたことを特徴とする偏向変調器。
5. 【請求項５】 上記第１と第２の移相手段に入力される
   信号は２値信号であり、上記第１の移相手段は上記第１
   の信号光を上記２値信号に応じて＋π／４又は−π／４
   の移相量だけ移相させ、上記第２の移相手段は上記第２
   の信号光を上記２値信号に応じて−π／４又は＋π／４
   の移相量だけ移相させ、上記合成手段から円偏波の上記
   合成した信号光を出力することを特徴とする請求項４記
   載の偏向変調器。