JPH0883434A - Ｅｏ変調器のバイアス調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスクの前記ヘッダー信号のようなディ
ジタル信号を変調することを可能とする光変調装置を提
供する。 【構成】 レーザ光を用いて情報記録を行い電気光学効
果を利用したＥＯ型光変調器と変調器に入力するバイア
スを自動的に調整するバイアス制御を備えたＥＯ変調器
のバイアス調整装置において、本来ＥＯ型変調器で変調
させようとする入力光を第１入力光とすると、第１入力
光とは別の光をＥＯ変調器に入力し、これを第２入力光
とし変調器へ入力する前に第２入力光に対して１／４波
長板を挿入することにより被変調信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルス信号の変調をする
場合、特に光ディスク原盤作製装置においてトラック番
号やセクター番号などのヘッダー信号を記録する光ディ
スク用原盤を作製するのに好適な電気光学効果を利用し
た光変調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルス信号の変調を必要としている一例
として特に光ディスク原盤作製装置をあげる。光ディス
クの原盤は、フォトレジストを塗布した基板にレーザ変
調光を照射して、光学的に検出可能な形態、例えばピッ
ト列等を形成することにより作製されており、レーザ光
による記録は光ディスク原盤作製装置を用いて行われて
いる。この装置は通常レーザ光をフォーマッタの入力信
号に基づいて変調する光変調器を有している。このよう
な光変調器として、電気光学効果を用いたもの（ＥＯ光
変調器）と超音波光偏向を用いたもの（ＡＯ光変調器）
とがある。このうちＥＯ型光変調器は電気信号を光信号
に変換する電気光学効果を用いた電気・光変調素子（Ｅ
Ｏ素子）を内蔵している。このＥＯ光変調器は広帯域で
耐パワー性があるが、反面ドリフトが非常に大きく一般
に温度依存性を示す。従って温度変化によりレーザ光の
変調度が変動するのを防止するため、変調器に入力する
バイアスを自動的に調整するオートバイアス制御が変調
器に接続されている。以下従来の光変調装置を図につい
て説明する。

【０００３】第２図はＥＯ変調器の変調特性を示す図
で、縦軸に透過光の相対強度、横軸に任意のバイアス点
での印加電圧をとっている。また同図の右側の信号波形
は変調信号Ｅｉにより変調を行った場合の変調光強度信
号ｉoの波形を示している。バイアス電圧Ｅｂに対する
出力光強度はＢ１であり、印加電圧（Ｅｂ+ｅｉ）に対
して出力光強度は（Ｂ1+ｂｉ）となる。従って、バイア
ス電圧Ｅｂに正弦波の変調信号Ｅｉを重畳した場合に、
出力光強度はＡ１からＣ１の間で変わり、変調光強度信
号ｉoが得られる。ＥＯ結晶素子にあたえる電圧に比例
した位相差によって変調器へ入射した直線偏光は楕円偏
光となる。この光を偏光ビームスプリッタにより直線偏
光成分を取り出すことで光の相対強度が印加電圧のサイ
ン2乗特性となる。ＥＯ変調器の変調特性ＩＭはサイン
２乗特性を有するので、バイアス点Ｅｂが片寄れば変調
光強度信号ｉは歪んだ波形の信号になり変調光信号ｉの
平均値レベルがＢ１＝５０％のとき最適となる。

【０００４】この特性を応用したのが従来のバイアス調
整装置であり、その従来のバイアス調整装置を備えた従
来の光変調装置を第３図を用いて説明する。

【０００５】第３図は従来のＥＯ光変調装置のブロック
図である。同図において１は入力端子２からの変調信号
を光変調器３に供給する変調アンプ、５は変調器３のＥ
Ｏ結晶素子に電場をあたえることにより楕円偏光された
出力光、４は変調器３からの出力光５のＰ偏光、Ｓ偏光
成分を分離する偏光ビームスプリッタ、６は偏光ビーム
スプリッタ４から分離した出力光５のＳ偏光成分１６を
検知し、電気信号に変換する光検出器、７は光検出器６
の出力信号を増幅する出力アンプ、８は出力アンプ７の
出力ａの平均値レベルの信号ｂを出力する平均値回路、
９は前記偏光ビームスプリッタ４を透過した直線偏光成
分からなる出力光１０の一部の光１８を取り出すビーム
スプリッタ、１１はこのビームスプリッタ９からの出力
光１０を検知し、電気信号に変換する光検出器、１２は
光検出器１１の出力信号を前記出力アンプ７の出力ａと
同じ値まで増幅する出力アンプ、１３は出力アンプ１２
の出力ｃの平均値レベルの信号ｄを出力する平均値回
路、１４は前記平均値回路８の出力ｂと前記平均値回路
１３の出力ｄとを２入力とする差動アンプ、１５は差動
アンプ１４の出力を増幅し、変調器３にバイアス電圧と
して供給するバイアスアンプである。なおこの回路はす
べて直流結合になっている。

【０００６】つぎにこの回路の動作について説明する。
変調器３により楕円偏光になった出力光５は偏光ビーム
スプリッタ４によりＰ偏光、Ｓ偏光直線成分に分離さ
れ、反射した光であるＳ偏光成分は光検出器６に向か
い、Ｐ偏光成分はビームスプリッタ９に向かう。このと
き偏光ビームスプリッタ４により分離された出力光１０
と反射光１６の光量の比率は１：１で出力されている。
出力光１０はビームスプリッタ９により分離され、その
一部は光検出器１１に向かい、他の大部分の出力光１７
は変調装置全体の出力となる。

【０００７】光検出器６は出力光１６を検知して電気信
号に変換し、出力アンプ７に出力する。出力アンプ７は
入力信号を増幅し、その出力ａを平均値回路８に出力す
る。出力光１６は変調器３の通過に際し変調をうけた信
号であり、平均値回路８はこの信号の平均値レベルの信
号ｂを差動アンプ１４の一方の入力に出力する。一方、
光検出器１１は出力光１８を検知して電気信号に変換
し、出力アンプ１２に出力する。出力アンプ１２はビー
ムスプリッタ９の分離光強度比を補正し、出力光１０の
光強度に相当する信号を出力し、その出力ｃを平均値回
路１３に出力する。出力光１０は偏光ビームスプリッタ
４を透過した直線偏光成分をもつ信号であり、平均値回
路１３はこの信号の平均値レベルの信号ｄを出力する。
この出力信号ｄは差動アンプ１４の他方の入力信号とな
る。差動アンプ１４は、平均値回路８の出力信号ｂと平
均値回路１３の出力信号ｄとの差信号を増幅して、バイ
アスアンプ１５に出力する。バイアスアンプ１５は差動
アンプ１４の出力信号を必要なレベルまで増幅して変調
器３にバイアス電圧を供給する。出力光１７は第２図に
おいて光強度となる。

【０００８】変調信号は入力端子２に入力され、変調ア
ンプ１にて増幅され、変調器３に供給される。また変調
器３にはバイアス信号と変調信号が同時に加算される。
入力端子２からの変調信号の平均値は０でありバイアス
アンプ１５の出力のバイアス点Ｅｂを中心に印加され
る。偏光ビームスプリッタ４の分離光１６と透過光１０
の光量の和は出力光５と同じである。すなわち分離光１
６の光量信号ｂと出力光１０の光量に相当するようにゲ
イン補正された信号ｄのす津力が等しくなるようにバイ
アス点Ｅｂをフィードバック制御すれば変調光信号ｉの
平均値レベルがＢ１＝５０％となる。

【０００９】したがって光変調器３においては、差動ア
ンプ１４の出力の差信号にしたがったバイアス点を中心
として、入力端子２からの変調信号に応じた変調が行わ
れ出力光１７になる。

【００１０】ここで第２図に示すように、適正なバイア
スを供給した場合の変調光強度信号の平均値レベルＢ１
は、最大出力光強度の２分の１になる。これはＡ１＝１
００％、Ｃ１＝０％とした場合サイン２乗カーブから明
らかであり、この原理に基づいてバイアス制御が行われ
ている。

【００１１】このように、適正なバイアスレベルを表す
平均値信号ｂと、変調状態を表す比較信号ｄとの差信号
を差動アンプ１４により生成し、バイアスアンプ１５を
介して変調器３に供給することにより、たとえば温度変
化などによるバイアス点のドリフトを制御することがで
きる。そしてその結果、常に安定な変調光信号を得るこ
とができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
入力信号が０と１の２値からなるようなパルス波形であ
っても平均値がその振幅の中央（０〜１Ｖであれば０．
５Ｖ、±１Ｖであれば０Ｖ）なら出力も０％と１００％
の２値のレベルのパルスとなり問題なかった。しかしパ
ルスデューティーが変化する場合は平均値が振幅の中央
にはならない。第３図に示す従来の光変調装置のブロッ
ク図にヘッダー信号を変調信号として入力すると、入力
信号のデューティーが低い場合、出力光１０の強度をあ
らわす信号ｄが低くなり逆に分離光１６の強度をあらわ
す信号ｂが大きくなる。この結果バイアス点が第４図の
ように右側にずれる。すなわち入力が「０」にもかかわ
らず、光が出力され「１」のレベルも歪む。信号のデュ
ーディーにあわせて信号ｂとｄのゲイン比を調整すれば
変調光信号ｉの平均値レベルがＢ１＝２０〜８０％の範
囲であれば制御できるものの、デューティーがさらに低
いとバイアス点が変動しても差動アンプ１４の出力が小
さく安定した制御ができないという問題があった。

【００１３】光ディスクにおける記録領域のトラック番
号やセクター番号などのヘッダー信号のような瞬間的な
パルス出力をＥＯ型変調器で変調させようとした場合、
ヘッダー信号の出力の平均値が２０％以下であるような
大きさの波形デューティーレシオであるため安定した被
変調信号が得られない。差動アンプ１４の入力信号であ
る信号ｂの信号レベルは出力光５の２分の１の大きさを
表し、もうひとつの入力信号である信号ｄの信号レベル
は出力光１０の平均値を表す信号であり、あきらかに信
号ｂのレベルが高く差動アンプ１４は差信号を増幅す
る。ヘッダー信号を変調信号としたときの変調特性を示
す第４図で前記差信号に従ったバイアスレベルＥｂ'を
中心として、被変調信号ｉ'が出力されるがこのときバ
イアスレベルに従って被変調信号の平均値レベルが変わ
ることから、バイアスレベルが高いほうにずれた場合被
変調信号の平均値レベルも高くなりｉ'は歪んだ波形の
信号になる。またバイアスレベルが低いほうにずれた場
合も被変調信号の平均値レベルは低くなりi'は歪んだ波
形の信号になる。

【００１４】本発明の目的は、このような従来のＥＯ型
変調器の変調特性を応用して、光ディスクの前記ヘッダ
ー信号のようなディジタル信号を変調することを可能と
する光変調装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本来ＥＯ型
変調器で変調させようとする入力光を第１入力光とする
と、第１入力光とは別の光を変調器に入力させ、これを
第２入力光とし変調器へ入力する前に第２入力光に対し
て１／４波長板を挿入することにより達成される。第
１、第２入力光の光源は同じものでも、別光源でもよ
い。

【００１６】

【作用】本発明においては、ＥＯ変調器によって変調さ
れる入力光とは別の光を用意し、これを第２入力光とす
ると本来変調される入力光とは１／４波長の位相差をも
たせて入力することによりＥＯ変調器の変調特性上の原
点、つまり入力光に対する通常適正バイアス点から１／
４波長だけずれた点を中心動作点とする。光ディスクの
ヘッダー信号は、出力の平均値が２０％以下または８０
％以上であるような波形のデューティーレシオであるの
で位相差をもつ第２入力光に対しては０〜２０％が逆に
５０〜８０％に相当するため安定して制御できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００１８】第１図に本発明の一実施例により光変調装
置のブロック図を示す。同図において１は入力端子２か
らの変調信号を光変調器３に供給する変調アンプ、１９
は変調器３への第１の入力光２７の一部の光２１を取り
出すビームスプリッタ、５は変調器３でＥＯ結晶素子に
電場をあたえることにより楕円偏光された出力光、２
２、２３はビームスプリッタ１９から取り出された前記
一部の光２１を反射させるミラー、２４はミラー２３で
反射された光２１の位相を１／４波長だけずらせる波長
板、２５は入力光２０とは位相が１／４波長だけずれ変
調器３へそれとは逆方向から入力される第２の入力光、
２６は変調器３への入力光２０の出力光を透過させ第２
の入力光２５を反射させるミラー、２８はビームスプリ
ッタ１９において反射され変調器３を透過した光のＰ偏
光、Ｓ偏光成分を分離する偏光ビームスプリッタ、６は
偏光ビームスプリッタ２８から分離したＳ偏光成分をも
つ出力光２９を検知し電気信号に変換する光検出器、７
は光検出器６の出力信号を増幅する出力アンプ、８は出
力アンプ７の出力ａの平均値レベルの信号ｂを出力する
平均値回路、１１は偏光ビームスプリッタ２８を透過し
た直線偏光成分からなる出力光３０を検知し電気信号に
変換する光検出器、１２は光検出器１１の出力信号を増
幅する出力アンプ、１３は出力アンプ１２の出力ｃの平
均値レベルの信号ｄを出力する平均値回路、１４は前記
平均値回路８の出力ｂと前記平均値回路１３の出力ｄと
を２入力とする差動アンプ、１５は差動アンプ１４の出
力を増幅し、変調器３にバイアス電圧として供給するバ
イアスアンプである。偏光ビームスプリッタは複屈折性
を利用したウォーラストンプリズムやグラントムソンプ
リズム、ブリュースター条件を満たすような薄膜を多層
蒸着した素子を使用する。光検出器はフォトダイオード
を使用する。

【００１９】つぎにこの光変調装置の動作を信号波形を
示す第５図とともに説明する。ビームスプリッタ１９に
より分離された光２１は、ミラー２２、２３を経て１／
４波長板２４に向かう。１／４波長板を透過した第２入
力光２５は変調器３を入力光２０とは逆方向から入射さ
れ、ビームスプリッタ１９で反射された後、偏光ビーム
スプリッタ２８で分離する。このとき偏光ビームスプリ
ッタ２８により分離された透過光３０と反射光２９の光
量の比率は１：１で出力されている。変調器３に本来変
調される入力光とは別の光（第２入力光２５）を入力し
１／４波長ずらすことにより第５図に示すように、ヘッ
ダー信号を変調信号としたときＥＯ変調器の変調特性上
において、印加電圧に対してずれた特性カーブとなる。
第２入力光に対して変調光強度信号の平均値５０％のバ
イアス点でフィードバック制御を行えば本来変調すべき
入力光２０に対しては、被変調光強度の平均値０％のバ
イアス点で制御できることになる。ヘッダー信号の０レ
ベルを従来の適正バイアスレベルＥｂからずれた点、つ
まり点Ｄに中心動作点をとることにより変調器３への入
力光２０はバイアス点を保持することが可能となり、ヘ
ッダー信号のようなディジタル信号が変調することがで
きる。バイアス電圧の範囲は±３００Ｖ、変調電圧の範
囲は０〜８０Ｖである。

【００２０】また他の実施例として、第２の入力光２５
は本来変調させようとする光２０と同じ光源であるが、
その代わりに波長の異なる別の光源を設け、その光を第
２の入力光とする。これより位相をずらせるのと同じ効
果をもたせることが可能となり前記ヘッダー信号のよう
なディジタル信号が変調することができる。

【００２１】第６図は本発明の他の実施例を示す。第１
図では第２の入力光が本来変調させようとする光と同じ
光源であるが、ここではその代わりに波長の異なる光源
３１からの光３２を第２の入力光とすることにより１／
４波長板とおなじように位相をずらす効果をもたせる。
３３は入力光３２を反射し出力光５を透過させる色分離
ミラー、３４は入力光３２を反射し入力光２７を透過さ
せる色分離ミラー、３５はミラー３４において反射され
変調器３を透過した光のＰ偏光、Ｓ偏光成分を分離する
偏光ビームスプリッタ、６は偏光ビームスプリッタ３５
から分離したＳ偏光成分をもつ出力光を検知し電気信号
に変換する光検出器、１１は偏光ビームスプリッタ３５
を透過した直線偏光成分からなる出力光を検知し電気信
号に変換する光検出器。これによりＥＯ変調器でヘッダ
ー信号のようなディジタル信号を変調することができ、
また光学部品の数をへらすことができる。

【００２２】第７図には本発明の他の実施例を示す。こ
れまでの実施例では、第２の入力光が本来変調させよう
とする光とは逆方向から変調器３を透過させていたが、
波長の異なる光源３１からの光３２を第２の入力光とし
て入力光２０と同じ方向から入力させることにより位相
をずらせるのと同じ効果をもたせる。３３は入力光３２
を反射し入力光２７を透過させる色分離ミラー、３４は
変調器３と透過した入力光３２の出力を反射し出力光５
を透過させる色分離ミラー、３５はミラー３４において
反射され変調器３を透過した光のＰ偏光、Ｓ偏光成分を
分離する偏光ビームスプリッタ、６は偏光ビームスプリ
ッタ３５から分離したＳ偏光成分をもつ出力光を検知し
電気信号に変換する光検出器、１１は偏光ビームスプリ
ッタ３５を透過した直線偏光成分からなる出力光を検知
し電気信号に変換する光検出器。このようにして、波長
の異なる別の光源の光であれば本来変調させようとする
光と同じ入力方向でもＥＯ変調器でヘッダー信号のよう
なディジタル信号を変調することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、変調信号が光デ
ィスクのヘッダー信号のように瞬間的なパルス出力で、
波形デューティーが大きく出力平均値が２０％以下また
は８０％以上のディジタル信号をＥＯ変調器で変調する
ことが可能になった。特に高精度光ディスク原板の作製
に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＥＯ光変調装置のブロ
ック図である。

【図２】電気光学効果を利用した光変調器の変調特性お
よび適正バイアス時の変調信号、変調光強度信号の波形
を示す図である。

【図３】従来の光変調装置のブロック図である。

【図４】第４図は従来の光変調器装置の構成において、
光ディスクのヘッダー信号を変調信号としたときの変調
特性および適正バイアス時の変調信号、変調光強度信号
の波形を示す図である。

【図５】第５図は本発明の一実施例によるＥＯ光変調器
の構成における、光変調器の変調特性および変調信号、
変調光強度信号の波形を示す図である。

【図６】第６図は本発明の他の実施例による光変調器の
ブロック図である。

【図７】第７図は本発明の他の実施例による光変調器の
ブロック図である。

【符号の説明】

２ 入力変調信号の入力端子 ３ 光変調器 ４ 偏光ビームスプリッタ ６，１１ 光検出器 １４ 差動アンプ １５ バイアスアンプ ２４ １／４波長板 ３１ 第２の光源 ３３，３４ 色分離ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を用いて情報記録を行い電気光
   学効果を利用したＥＯ型光変調器と変調器に入力するバ
   イアスを自動的に調整するバイアス制御を備えたＥＯ変
   調器のバイアス調整装置において、本来ＥＯ型変調器で
   変調させようとする入力光を第１入力光とすると、第１
   入力光とは別の光をＥＯ変調器に入力し、これを第２入
   力光とし変調器へ入力する前に第２入力光に対して１／
   ４波長板を挿入することにより被変調信号を出力するこ
   とを特徴とするＥＯ変調器のバイアス調整装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＥＯ変調器のバイアス調
   整装置において、前記第１、第２入力光の光源が別光源
   であることを特徴とするＥＯ変調器のバイアス調整装
   置。