JPH09243976A

JPH09243976A - 光位相変調器

Info

Publication number: JPH09243976A
Application number: JP8051533A
Authority: JP
Inventors: Masaru Fuse; 優布施
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】入射光の偏波状態に制限を受けることなく、
安定的な光位相変調を行う光位相変調器を提供すること
である。【構成】光位相変調器に入射された光波は、まず第１
の変調電極対１０２によって形成されるＺ軸方向の電界
内に到達する。この電界内においては、電気光学結晶基
板１００のＺ軸方向の屈折率が変化する。そのため、光
波のＴＭ成分が光位相変調される。ＴＭ成分が変調され
た光波は、続いて第２の変調電極対１０３によって形成
されるＸ軸方向の電界内に到達する。この電界内におい
ては、電気光学結晶基板１００のＸ軸方向の屈折率が変
化する。そのため、光波のＴＥ成分が光位相変調され
る。なお、第１の変調電極対１０２に供給される変調信
号は、光波のＴＭ成分およびＴＥ成分が同じ光位相変化
量を受けるように、減衰部１０６によって減衰されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光位相変調器に関
し、より特定的には、電界を印加することによって光学
異方性を有する電気光学結晶基板内に形成された光導波
路の屈折率を変化させ、当該光導波路を進行する光波の
位相を変調する光位相変調器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の光位相変調器の構成例を
示す図であり、光位相変調器の２つの構成例（（ａ）お
よび（ｂ））が示されている。また、図５は、図４に示
す光導波路４０１に対して印加される電界の方向を説明
するための図である。なお、図５（ａ）は図４（ａ）に
対応し、図５（ｂ）は図４（ｂ）に対応している。

【０００３】以下、図４および図５を参照して、従来の
光位相変調器について説明する。図４において、光位相
変調器は、電気光学結晶基板４００と、光導波路４０１
と、変調電極対４０２と、変調信号源４０４とを備え
る。電気光学結晶基板４００は、電界が印加されると、
その電界方向の屈折率が変化する性質を備える。また特
定の光学軸を持つ光学異方性を有しており、電界の印加
方向によって屈折率変化量が異なるという性質も併せて
備えている（これらの性質を備える代表的な物質として
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）がある）。この電気
光学結晶基板４００上に、屈折率の大きい材料を熱拡散
する等の方法によって、光導波路４０１を形成する。変
調電極対４０２は、変調信号源４０４から出力される信
号電圧に応じて、光導波路４０１に特定方向の電界を印
加するように配置される。すなわち、図４（ａ）では、
変調電極対４０２の一方を光導波路４０２の直上に設置
することによって、Ｚ方向の電界を印加する（図５
（ａ）矢印Ａ参照）。また、図４（ｂ）では、変調電極
対４０２を、光導波路４０２を挟み、なおかつ対向して
配置することによって、Ｘ方向の電界を印加する（図５
（ｂ）矢印Ｂ参照）。

【０００４】このように構成された光位相変調器に光波
を入射すると、変調信号源４０４から出力される変調信
号に応じて、変調電極対４０２の形成する電界の大きさ
が変化する。したがって、光導波路４０１の屈折率が変
化し、当該光導波路４０１を進行する光波の位相が変化
する。これによって、光位相変調器は、光波の位相変調
を行う。

【０００５】なお、電気光学結晶基板４００として、電
界による屈折率変化が最大となる軸（光学軸またはＺ
軸）方向に対して垂直方向にカットされたもの（Ｚカッ
ト板）が一般的に用いられており、図４は、Ｚカット板
を電気光学結晶基板４００として用いた場合を示してい
る。この場合、Ｚ方向に電界を印加する構成（図４
（ａ）に示す構成）の方が、Ｘ方向に電界を印加する構
成（図４（ｂ）に示す構成）よりも変調効率（印加電圧
の大きさに対する光位相変化量）は大きくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の光位
相変調器では、入射光の偏波方向によって変調効率が異
なるという性質を有している。すなわち、図４（ａ）に
示す光位相変調器は、電界印加方向がＺ方向であるの
で、入射光電界（点線矢印参照）のＴＭ成分（光波の偏
向方向であって、電気光学結晶基板の法線方向の成分を
いい、図中のＺ軸方向である）のみを光位相変調する。
一方、図４（ｂ）に示す光位相変調器は、電界印加方向
がＸ方向であるので、入射光電界のＴＥ成分（光波の偏
向方向であって、電気光学結晶基板の法線の垂直方向を
成分、図中のＸ軸方向である）のみを光位相変調する。
したがって、従来の光位相変調器では、入射光電界にお
ける偏波成分（ＴＥ／ＴＭ成分）の割合によって、変調
効率が異なる。そのため、光位相変調器の動作が不安定
になってしまうという問題点があった。この問題ゆえ
に、従来の光位相変調器は、光伝送システムに適用する
ことが困難であった。なぜなら、従来の光位相変調器が
生成した光信号を光ファイバ伝送路を介して伝送し受信
すると、変調されていないＴＭ成分またはＴＥ成分がジ
ッター等の妨害を起こすためである。

【０００７】上記の問題点を解決し、光位相変調器を安
定的に用いるためには、入射光の偏波状態および偏波方
向を制御する必要がある。かかる制御のための方法とし
て、以下の第１および第２の例がある。第１の例は、光
位相変調器における光入射端直前に検光子を挿入し、Ｔ
Ｅ成分またはＴＭ成分のみを光位相変調器に入射する方
法である。しかし、検光子で除去された偏波成分のエネ
ルギーが失われるため、透過損失が大きくなるという欠
点がある。第２の例は、回転子等からなる偏波コントロ
ーラ（例えば、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ社製Ｍ
ｏｄｅｌ１８１６９Ａ）を挿入する方法である。この方
法によれば、入射光がいかなる偏波状態であっても、す
べてをＴＥ成分またはＴＭ成分の直線偏波光に変換する
ことができる。ただし、この方法は、偏波コントローラ
への入射光電界の偏波状態が時間的に変動しない場合に
のみ有効であり、光位相変調器が光伝送路途上に設置さ
れる場合など、入射光電界の偏波状態が常に変動しうる
状況では有効ではない。上記のように、光位相変調器の
動作を安定させるための方法は存在するが、その方法に
よって別の弊害が生ずることとなる。

【０００８】それゆえに、本発明の目的は、入射光の偏
波状態に制限を受けることなく、安定的な光位相変調を
行う光位相変調器を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、光学異方性を有する電気光学結晶基板に光導波
路を形成し、当該結晶基板に電界を印加することによっ
て当該光導波路の屈折率を変化させ、当該光導波路内を
進行する光波の位相を変調する光位相変調器であって、
光導波路に対して、当該光導波路に垂直かつ電気光学結
晶基板面の法線方向（以下、基板法線方向と称する）の
電界を印加する第１の変調電極対と、光導波路方向に第
１の変調電極対と縦続に配置されており、光導波路に対
して、当該光導波路に垂直かつ法線方向と直交する方向
（以下、基板法線直交方向と称する）の電界を印加する
第２の変調電極対と、外部から入力する変調信号を２分
岐し、分岐した変調信号をそれぞれ第１および第２の変
調電極対に供給する分岐／供給手段とを備える。

【００１０】第１の発明では、第１の変調電極対は、分
岐／供給手段によって供給される変調信号に応じて、基
板法線方向の電界を光導波路に印加する。これに応じ
て、光導波路の基板法線方向に関する屈折率が変化する
ことによって、光導波路を進行する光波のＴＭ成分の位
相が変化する。また、第２の変調電極対は、分岐／供給
手段によって供給される変調信号に応じて、基板法線直
交方向の電界を形成する。これに応じて、光導波路の基
板法線直交方向に関する屈折率が変化し、光導波路を進
行する光波のＴＥ成分の位相が変化する。したがって、
第１の発明に係る光位相変調器は、光波のＴＭ成分、Ｔ
Ｅ成分両方に光位相変調をすることができる。これによ
って、入射光の偏波状態に制限を受けることなく、安定
的な光位相変調を行うことができる。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、電気
光学結晶基板は、光学軸に対して垂直にカットされてお
り、第１の変調電極対は、光導波路に垂直かつ光学軸の
方向に電界を印加し、第２の変調電極対は、光導波路に
垂直かつ光学軸に直交する方向に電界を印加することを
特徴とする。

【００１２】第３の発明は、第１の発明において、電気
光学結晶基板は光学軸に対して平行にカットされてお
り、第１の変調電極対は、光導波路に垂直かつ光学軸に
直交する方向に電界を印加し、第２の変調電極対は、光
導波路に垂直かつ光学軸の方向に電界を印加することを
特徴とする。

【００１３】上記の第２または第３の発明では、結晶基
板として、光学軸に対して垂直にカットされたもの、ま
たは光学軸に対して平行にカットされたものを使用す
る。

【００１４】第４の発明は、第１の発明において、分岐
／供給手段と、第１または第２の変調電極対との間に設
置されており、入力する変調信号レベルを減衰する減衰
手段をさらに備え、減衰手段の減衰量は、光波のＴＭ成
分（光波の偏向方向であって、電気光学結晶基板の法線
方向の成分をいう）が受ける光位相変化量と、光波のＴ
Ｅ成分（光波の偏向方向であって、電気光学結晶基板の
法線の垂直方向の成分をいう）が受ける光位相変化量と
が等しくなるように設定されていることを特徴とする。

【００１５】第５の発明は、第２の発明において、分岐
／供給手段と第１の変調電極対との間に設置されてお
り、入力する変調信号レベルを減衰する減衰手段をさら
に備え、減衰手段の減衰量は、光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量
とが等しくなるように設定されていることを特徴とす
る。

【００１６】第６の発明は、第３の発明において、分岐
／供給手段と第２の変調電極対との間に設置されてお
り、入力する変調信号レベルを減衰する減衰手段をさら
に備え、減衰手段の減衰量は、光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量
とが等しくなるように設定されていることを特徴とす
る。

【００１７】前述した第１〜第３の発明では、光学異方
性を有する電気光学結晶基板を使用するため、第１およ
び第２の変調電極対は、同一レベルの変調信号が供給さ
れ、それぞれ同じ大きさの電界を形成したとしても、Ｔ
Ｍ成分の方向に関する屈折率およびＴＥ成分の方向に関
する屈折率の変化量は、必ずしも同一とは限らない。そ
のため、光波のＴＭ成分およびＴＥ成分の光位相変化量
はそれぞれ異なる。そこで、第４〜第６の発明によれ
ば、分岐／供給手段は、減衰手段が設置された位置に応
じて、第１または第２の変調電極対に供給する変調信号
のレベルを異ならせることができる。したがって、ＴＭ
成分およびＴＥ成分の方向に関する屈折率の変化量を同
一にし、光波のＴＭ成分およびＴＥ成分が受ける光位相
変化量を同一にすることができる。これによって、より
安定的な光位相変調を行うことができる。

【００１８】第７の発明は、第１の発明において、分岐
／供給手段と第１または第２の変調電極対との間に設置
されており、入力する変調信号レベルを増幅する増幅手
段をさらに備え、増幅手段の増幅度は、光波のＴＭ成分
が受ける光位相変化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位
相変化量とが等しくなるように設定されていることを特
徴とする。

【００１９】第８の発明は、第２の発明において、分岐
／供給手段と第２の変調電極対との間に設置されてお
り、入力する変調信号レベルを増幅する増幅手段をさら
に備え、増幅手段の増幅度は、光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量
とが等しくなるように設定されていることを特徴とす
る。

【００２０】第９の発明は、第３の発明において、分岐
／供給手段と第１の変調電極対との間に設置されてお
り、入力する変調信号レベルを増幅する増幅手段をさら
に備え、増幅手段の増幅度は、光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量
とが等しくなるように設定されていることを特徴とす
る。

【００２１】前述したように、第１〜第３の発明では、
光波のＴＭ成分およびＴＥ成分の光位相変化量はそれぞ
れ異なる。そこで、第７〜第９の発明によれば、分岐／
供給手段は、増幅手段が設置された位置に応じて、第１
または第２の変調電極対に供給する変調信号のレベルを
異ならせることができる。したがって、前述と同様に、
光波のＴＭ成分およびＴＥ成分が受ける光位相変化量を
同一にすることができる。これによって、より安定的な
光位相変調を行うことができる。

【００２２】第１０の発明は、第１の発明において、分
岐／供給手段は、入力する変調信号レベルを所定比率で
２分岐し、所定比率は、光波のＴＭ成分が受ける光位相
変化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが等
しくなるように設定されていることを特徴とする。

【００２３】第１１の発明は、第２の発明において分岐
／供給手段は、入力する変調信号レベルを所定比率で２
分岐し、所定比率は、光波のＴＭ成分が受ける光位相変
化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが等し
くなるように、第２の変調電極対に供給される変調信号
レベルが、第１の変調電極対に供給される変調信号レベ
ルよりも大きくなるように設定されていることを特徴と
する。

【００２４】第１２の発明は、第３の発明において、分
岐／供給手段は、入力する変調信号レベルを所定比率で
２分岐し、所定比率は、光波のＴＭ成分が受ける光位相
変化量と、光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが等
しくなるように、第１の変調電極対に供給される変調信
号レベルが、第２の変調電極対に供給される変調信号レ
ベルよりも大きくなるように設定されていることを特徴
とする。

【００２５】前述したように、第１〜第３の発明では、
光波のＴＭ成分およびＴＥ成分の光位相変化量はそれぞ
れ異なる。そこで、第１０〜第１２の発明によれば、分
岐／供給手段は、光波のＴＭ成分およびＴＥ成分が受け
る光位相変化量がそれぞれ等しくなるような比率で、入
力する変調信号を２分岐するため、より安定的な光位相
変調を行うことができる。

【００２６】第１３の発明は、第１の発明において、第
１および第２の変調電極対の光導波路方向の電極長は、
光波のＴＭ成分が受ける光位相変化量と、光波のＴＥ成
分が受ける光位相変化量とが等しくなるようにそれぞれ
設定されることを特徴とする。

【００２７】第１４の発明は、第２の発明において、第
２の変調電極対の光導波路方向の電極長は、光波のＴＭ
成分が受ける光位相変化量と、光波のＴＥ成分が受ける
光位相変化量とが等しくなるように、第１の変調電極対
の光導波路方向の電極長よりも長く設定されていること
を特徴とする。

【００２８】第１５の発明は、第３の発明において、第
１の変調電極対の光導波路方向の電極長は、光波のＴＭ
成分が受ける光位相変化量と、光波のＴＥ成分が受ける
光位相変化量とが等しくなるように、第２の変調電極対
の光導波路方向の電極長よりも長く設定されていること
を特徴とする。

【００２９】前述したように、第１〜第３の発明では、
光波のＴＭ成分とＴＥ成分の光位相変化量はそれぞれ異
なる。そこで、第１３〜第１５の発明では、第１または
第２の変調電極対の光導波路方向の電極長を変化させ、
それぞれ異なる大きさの電界を形成する。したがって、
光波のＴＭ成分およびＴＥ成分が受ける光位相変化量を
それぞれ同一にすることができる。これによって、より
安定的な光位相変調を行うことができる。

【００３０】第１６の発明は、第１〜第１５のいずれか
の発明において、第１の変調電極対の一方は、光導波路
の直上に配置されており、第２の変調電極対は、光導波
路を挟むように、かつ対向して配置されていることを特
徴とする。

【００３１】第１６の発明によれば、第１の変調電極対
が印加する電界は、光導波路に対して、光波のＴＭ成分
と同方向を有することとなり、第２の変調電極対が印加
する電界は、光導波路に対して、光波のＴＥ成分と同方
向を有することとなる。

【００３２】第１７の発明は、第１〜第１６のいずれか
の発明において、分岐／供給手段から第１および第２の
変調電極対に至るそれぞれの電気長は、光導波路を進行
する光波と、第１および第２の変調電極対に供給される
変調信号が位相整合するように設定されていることを特
徴とする。

【００３３】第１８の発明は、第１７の発明において、
光導波路を進行する光波に対して、後段に設置された変
調電極対に至る電気長は、前段に配置された変調電極対
に至る電気長よりも長く設定されていることを特徴とす
る。

【００３４】光波のＴＭ成分が位相変調される時刻と、
光波のＴＥ成分が位相変調される時刻との間には差をあ
る。そこで、第１７および第１８の発明によれば、光位
相変調器は、光波のＴＭ成分およびＴＥ成分を、位相整
合された変調信号によって位相変調する。これによっ
て、変調効率が向上し、変調帯域を広くすることができ
る。

【００３５】第１９の発明は、第１〜第１８のいずれか
の発明において、第１および第２の変調電極対は、それ
ぞれ進行波型電極であることを特徴とする。

【００３６】第１９の発明によれば、進行波型電極であ
る第１および第２の変調電極対を伝搬する変調信号の速
度を、光導波路を進行する光波の速度と同等にすること
ができる。これによって、変調効率が向上し、変調帯域
をさらに広くすることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る光位相変調器の構成を示す図である。図１におい
て、光位相変調器は、電気光学結晶基板１００と、光導
波路１０１と、第１の変調電極対１０２と、第２の変調
電極対１０３と、変調信号源１０４と、分岐部１０５
と、減衰部１０６とを備える。以下、図１を参照して、
第１の実施形態に係る光位相変調器の構成および動作に
ついて説明する。

【００３８】電気光学結晶基板１００は、光学異方性と
電気光学効果とを併有する結晶からなり、その光学軸
（Ｚ軸）に対して垂直にカットしたもの（Ｚカット板）
である。電気光学結晶基板１００上には、Ｙ軸方向に光
波が導波するように、屈折率の大きい材料を熱拡散する
等の方法によって光導波路１０１が形成される。第１の
変調電極対１０２は、光導波路１０１に対してＺ軸方向
の電界を印加する。そのため、一方の電極は、光導波路
１０１の直上に配置され、他方の電極は、電気光学結晶
基板１００の同一面上に当該一方の電極に隣り合うよう
に配置される。第２の変調電極対１０３は、光導波路１
０１に対してＸ軸方向の電界を印加する。そのため、２
つの電極は、光導波路１０１を挟んで、なおかつ対向し
て配置される。分岐部１０５は、端子Ａ、ＢおよびＣを
有しており、変調信号源１０４から出力された変調信号
を当該端子Ｃから入力し、当該変調信号を分岐比１：１
で２分岐する。分岐部１０５は、分岐した一方を端子Ｂ
から出力し、第２の変調電極対１０３に供給する。ま
た、分岐した他方を端子Ａから出力し、減衰部１０６を
介して、第１の変調電極対１０２に供給する。

【００３９】ここで、減衰部１０６は、変調信号レベル
を減衰するものであり、その減衰量は、以下のようにし
て決定される。上述のように電気光学結晶基板１００と
してＺカット板を用いた場合、第１および第２の変調電
極対１０２および１０３の光導波路方向（Ｙ軸方向）の
電極長が同一で、かつ印加する信号電圧が等しければ、
第２の変調電極対１０３が光電界のＴＥ成分に与える光
位相変化量よりも、第１の変調電極対１０２が光電界の
ＴＭ成分に与える光位相変化量の方が大きい。なぜな
ら、電気光学結晶基板１００は、光学異方性を有するか
らである。そこで、減衰部１０６の減衰量は、分岐部１
０５の端子Ｃに変調信号を入力した際、光電界のＴＥ成
分および光電界のＴＭ成分の光位相変化量が等しくなる
ように決定される。ここで、ＴＥ成分とは、光波（入射
光電界）の偏向方向であって、電気光学結晶基板面の法
線方向の成分をいう。また、ＴＭ成分とは、光波（入射
光電界）の偏向方向であって、電気光学結晶基板面の法
線の垂直方向の成分をいう。

【００４０】上記のような構成において、光位相変調器
に入射された光波（入射光電界；図１の点線矢印参照）
は、まず第１の変調電極対１０２によって形成されるＺ
軸方向の電界内に到達する。この電界内においては、光
導波路１０１のＺ軸方向の屈折率が変化する。そのた
め、光波のＴＭ成分が光位相変調される。ＴＭ成分が変
調された光波は、続いて第２の変調電極対１０３によっ
て形成されるＸ軸方向の電界内に到達する。この電界内
においては、光導波路１０１のＸ軸方向の屈折率が変化
する。そのため、光波のＴＥ成分が光位相変調される。
したがって、光位相変調器を出力した光波は、ＴＭ成
分、ＴＥ成分ともに光位相変調されていることとなる。
しかも、第１の変調電極対１０２に供給される変調信号
は、光波のＴＭ成分およびＴＥ成分が同じ光位相変化量
を受けるように、減衰部１０６によって減衰されてい
る。そのため、本実施形態に係る光位相変調器は、入射
光の偏波状態に制限を受けることなく、安定的な光位相
変調を行うこととなる。

【００４１】なお、上述した第１の実施形態において、
減衰部１０６を挿入する代わりに、端子Ｂと第２の変調
電極対１０３との間に増幅器を挿入する方法や、分岐部
１０５の端子Ｂからの出力電圧が、端子Ａからの出力電
圧より大きくなるように分岐比を設定する方法などによ
っても光波のＴＥ成分およびＴＭ成分の光位相変化量を
等しくすることができる。

【００４２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る光
位相変調器の構成を示す図である。図２において、第２
の実施形態に係る光位相変調器は、減衰部１０６を備え
ない点と、第１および第２の変調電極対１０２および１
０３が光導波路方向の長さとして、それぞれＬ１および
Ｌ２を有する点とが、図１に示す光変調器と比較して異
なる。それ以外の構成については、図１に示す光位相変
調器の構成と同様であるため、相当する部分について
は、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。本実
施形態の光位相変調器において、第１および第２の変調
電極対１０２および１０３には同一の信号電圧が印加さ
れるが、光導波路方向の電極長を、Ｌ２＞Ｌ１と設定す
ることによって、入射光電界のＴＥ成分およびＴＭ成分
の光位相変化量を等しくすることができる。これによっ
て、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００４３】上述した第１および第２の実施形態におい
ては、電気光学結晶基板として、Ｚカット板を使用した
場合を説明した。一方、電気光学結晶基板１００にＸカ
ット板を使用し光波の導波方向をＹ軸方向とした場合
（図３参照）、あるいはＹカット板を使用し光波の導波
方向をＸ軸方向とした場合には、前述した第１および第
２の実施形態の場合とは逆に、第２の変調電極対１０３
の方が、第１の変調電極対１０２よりも変調効率が高く
なる。したがって、入射光電界のＴＥ成分およびＴＭ成
分の位相変化量を等しくするためには、図１に示す構成
を用いた場合、分岐部１０５の端子Ｂと第２の変調電極
対１０３との間に減衰部１０６を挿入する必要がある。
また、図２に示す構成を用いた場合、第１の変調電極対
１０２の電極長Ｌ１を、第２の変調電極対１０３の電極
長Ｌ２よりも長く設定する必要がある。

【００４４】なお、図１〜図３に示す実施形態では、第
１の変調電極対１０２の両方の電極が、電気光学結晶基
板１００の表面に配置されているが、いずれか一方の電
極を当該基板１００の表面に、いずれか他方の電極を当
該基板１００の裏面に配置するようにしてもよい。この
場合、一方の電極と他の電極とは、光導波路を挟んで、
対向するように配置される。

【００４５】また、前述した各実施形態においては、光
波の導波方向に対して、第１の変調電極対１０２を前段
に、第２の変調電極対１０３を後段に配置した。しか
し、第１および第２の変調電極対１０２および１０３
は、各電極対を逆順に配置されてもよく、この場合もそ
れぞれ対応する実施形態と効果は変わらない。

【００４６】また、前述した各実施形態では、第１の変
調電極対１０２と第２の変調電極対１０３とは、配置位
置が異なるため、それぞれに光波が到達する時刻が異な
る。しかし、変調電極対１０２および１０３に変調信号
が同時に供給されるため、光位相変調器から出射された
光波のＴＭ成分およびＴＥ成分の光位相変化は時間的な
ズレを生じる。したがって、光位相変調器としての変調
効率を上げ、変調帯域を広くすることが難しい。この問
題に対処するには、２つの変調電極対に供給されるそれ
ぞれの変調信号の位相整合をとればよい。そのために
は、分岐部１０５から後段の変調電極対に至る電気長を
前段の変調電極対に至る電気長よりも長く設定し、当該
後段の変調電極対に変調信号が到達する時刻を、当該前
段の変調電極対に変調信号が到達する時刻よりも遅くし
てやればよい。なお、位相整合をとるための他の方法と
して、移相器を用いてもよい。

【００４７】さらに、変調電極対として、そこを伝搬す
る変調信号の伝搬速度と、光導波路を進行する光波の速
度との位相整合をとることができるような電極（進行波
型電極）を用いれば、さらに変調効率を上げ、変調帯域
を広くすることができる。このような進行波型電極は、
変調電極対を構成する一方の変調電極の前端（光波の進
行方向に対して上流側の端部）に変調信号源を接続し、
当該変調電極の後端（光波の進行方向に対して下流側の
端部）を無反射終端することにより構成できる。なお、
変調電極対を構成する他方の変調電極は接地される。上
記のような進行波型電極を用いることによって、変調電
極対を分布定数線路とみなすことができ、変調電極の前
端から後端へと変調信号を伝搬させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光位相変調器の
構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る光位相変調器の
構成を示す図である。

【図３】電気光学結晶基板１００としてＸカット板を用
いた場合の光位相変調器の構成を説明するための図であ
る。

【図４】従来の光位相変調器の構成の一例を示す図であ
る。

【図５】図４に示す光位相変調器の光導波路に対する印
加電界の方向を説明するための図である。

【符号の説明】

１００…電気光学結晶基板１０１…光導波路１０２…第１の変調電極対１０３…第２の変調電極対１０４…変調信号源１０５…分岐部１０６…減衰部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学異方性を有する電気光学結晶基板に
光導波路を形成し、当該結晶基板に電界を印加すること
によって当該光導波路の屈折率を変化させ、当該光導波
路内を進行する光波の位相を変調する光位相変調器であ
って、前記光導波路に対して、当該光導波路に垂直かつ電気光
学結晶基板面の法線方向（以下、基板法線方向と称す
る）の電界を印加する第１の変調電極対と、光導波路方向に前記第１の変調電極対と縦続に配置され
ており、前記光導波路に対して、当該光導波路に垂直か
つ前記法線方向と直交する方向（以下、基板法線直交方
向と称する）の電界を印加する第２の変調電極対と、外部から入力する変調信号を２分岐し、分岐した変調信
号をそれぞれ前記第１および第２の変調電極対に供給す
る分岐／供給手段とを備える、光位相変調器。
【請求項２】前記電気光学結晶基板は、光学軸に対し
て垂直にカットされており、前記第１の変調電極対は、前記光導波路に垂直かつ前記
光学軸の方向に電界を印加し、前記第２の変調電極対は、前記光導波路に垂直かつ前記
光学軸に直交する方向に電界を印加することを特徴とす
る、請求項１に記載の光位相変調器。
【請求項３】前記電気光学結晶基板は光学軸に対して
平行にカットされており、前記第１の変調電極対は、前記光導波路に垂直かつ前記
光学軸に直交する方向に電界を印加し、前記第２の変調電極対は、前記光導波路に垂直かつ前記
光学軸の方向に電界を印加することを特徴とする、請求
項１に記載の光位相変調器。
【請求項４】前記分岐／供給手段と、前記第１または
第２の変調電極対との間に設置されており、入力する変
調信号レベルを減衰する減衰手段をさらに備え、前記減衰手段の減衰量は、前記光波のＴＭ成分（光波の
偏向方向であって、電気光学結晶基板の法線方向の成分
をいう）が受ける光位相変化量と、前記光波のＴＥ成分
（光波の偏向方向であって、電気光学結晶基板の法線の
垂直方向の成分をいう）が受ける光位相変化量とが等し
くなるように設定されていることを特徴とする、請求項
１に記載の光位相変調器。
【請求項５】前記分岐／供給手段と前記第１の変調電
極対との間に設置されており、入力する変調信号レベル
を減衰する減衰手段をさらに備え、前記減衰手段の減衰量は、前記光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変
化量とが等しくなるように設定されていることを特徴と
する、請求項２に記載の光位相変調器。
【請求項６】前記分岐／供給手段と前記第２の変調電
極対との間に設置されており、入力する変調信号レベル
を減衰する減衰手段をさらに備え、前記減衰手段の減衰量は、前記光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変
化量とが等しくなるように設定されていることを特徴と
する、請求項３に記載の光位相変調器。
【請求項７】前記分岐／供給手段と前記第１または第
２の変調電極対との間に設置されており、入力する変調
信号レベルを増幅する増幅手段をさらに備え、前記増幅手段の増幅度は、前記光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変
化量とが等しくなるように設定されていることを特徴と
する、請求項１に記載の光位相変調器。
【請求項８】前記分岐／供給手段と前記第２の変調電
極対との間に設置されており、入力する変調信号レベル
を増幅する増幅手段をさらに備え、前記増幅手段の増幅度は、前記光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変
化量とが等しくなるように設定されていることを特徴と
する、請求項２に記載の光位相変調器。
【請求項９】前記分岐／供給手段と前記第１の変調電
極対との間に設置されており、入力する変調信号レベル
を増幅する増幅手段をさらに備え、前記増幅手段の増幅度は、前記光波のＴＭ成分が受ける
光位相変化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変
化量とが等しくなるように設定されていることを特徴と
する、請求項３に記載の光位相変調器。
【請求項１０】前記分岐／供給手段は、入力する変調
信号レベルを所定比率で２分岐し、前記所定比率は、前記光波のＴＭ成分が受ける光位相変
化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが
等しくなるように設定されていることを特徴とする、請
求項１に記載の光位相変調器。
【請求項１１】前記分岐／供給手段は、入力する変調
信号レベルを所定比率で２分岐し、前記所定比率は、前記光波のＴＭ成分が受ける光位相変
化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが
等しくなるように、前記第２の変調電極対に供給される
変調信号レベルが、前記第１の変調電極対に供給される
変調信号レベルよりも大きくなるように設定されている
ことを特徴とする、請求項２に記載の光位相変調器。
【請求項１２】前記分岐／供給手段は、入力する変調
信号レベルを所定比率で２分岐し、前記所定比率は、前記光波のＴＭ成分が受ける光位相変
化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが
等しくなるように、前記第１の変調電極対に供給される
変調信号レベルが、前記第２の変調電極対に供給される
変調信号レベルよりも大きくなるように設定されている
ことを特徴とする、請求項３に記載の光位相変調器。
【請求項１３】前記第１および第２の変調電極対の光
導波路方向の電極長は、前記光波のＴＭ成分が受ける光
位相変化量と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変化
量とが等しくなるようにそれぞれ設定されることを特徴
とする、請求項１に記載の光位相変調器。
【請求項１４】前記第２の変調電極対の光導波路方向
の電極長は、前記光波のＴＭ成分が受ける光位相変化量
と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが等し
くなるように、前記第１の変調電極対の光導波路方向の
電極長よりも長く設定されていることを特徴とする、請
求項２に記載の光位相変調器。
【請求項１５】前記第１の変調電極対の光導波路方向
の電極長は、前記光波のＴＭ成分が受ける光位相変化量
と、前記光波のＴＥ成分が受ける光位相変化量とが等し
くなるように、前記第２の変調電極対の光導波路方向の
電極長よりも長く設定されていることを特徴とする、請
求項３に記載の光位相変調器。
【請求項１６】前記電気光学結晶基板面上において前
記第１の変調電極対の一方は、前記光導波路の直上に配
置されており、前記第２の変調電極対は、前記光導波路を挟むように、
かつ対向して配置されていることを特徴とする、請求項
１〜１５のいずれかに記載の光位相変調器。
【請求項１７】前記分岐／供給手段から前記第１およ
び第２の変調電極対に至るそれぞれの電気長は、前記導
波路を進行する光波と、前記第１および第２の変調電極
対に供給される変調信号とが位相整合するように設定さ
れていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか
に記載の光位相変調器。
【請求項１８】前記光導波路を進行する光波に対し
て、後段に設置された変調電極対に至る電気長は、前段
に配置された変調電極対に至る電気長よりも長く設定さ
れていることを特徴とする、請求項１７に記載の光位相
変調器。
【請求項１９】前記第１および第２の変調電極対は、
それぞれ進行波型電極であることを特徴とする、請求項
１〜１８のいずれかに記載の光位相変調器。