JPS5937802B2 - 電気光学光変調器 - Google Patents
電気光学光変調器Info
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- JPS5937802B2 JPS5937802B2 JP853477A JP853477A JPS5937802B2 JP S5937802 B2 JPS5937802 B2 JP S5937802B2 JP 853477 A JP853477 A JP 853477A JP 853477 A JP853477 A JP 853477A JP S5937802 B2 JPS5937802 B2 JP S5937802B2
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレザー光の位相、偏波、強度などを時間的に変
調する光変調素子、とくに結晶の電気光学効果を利用し
た光変調器に関する。
調する光変調素子、とくに結晶の電気光学効果を利用し
た光変調器に関する。
電気光学変調器はレーザ光を使つた多くのシステム、た
とえば光通信システム、光メモリシステム、レーザディ
スプレイシステム、レーザ記録装置など、高速に大容量
の情報を伝達し、読取り、表示し、記録する装置には必
要不可欠な素子である。
とえば光通信システム、光メモリシステム、レーザディ
スプレイシステム、レーザ記録装置など、高速に大容量
の情報を伝達し、読取り、表示し、記録する装置には必
要不可欠な素子である。
結晶の光にたいする屈折率が、結晶の外部から印加する
電界の大きさに比例して変化する効果、いわゆるボツケ
ルス効果を使つた電気光学光変調器は、他の効果たとえ
ば機械的な変形や振動、音響光学効果を使つた変調器に
比べて広い帯域幅をもち、速い速度で光を変調すること
ができる。このため前述のような目的に広く用いられよ
うとしている。この結晶の電気光学効果を使つた光変調
器でも、電界を印加することによつて屈折率楕円体の回
転の効果を生じせしめるボツケルス係数を使つた光変調
器のほうが、屈折率楕円体の変形の効果を使つた光変調
器より外部電界を印加しないときに透過する光量が少い
、すなわち消光比が優れる。
電界の大きさに比例して変化する効果、いわゆるボツケ
ルス効果を使つた電気光学光変調器は、他の効果たとえ
ば機械的な変形や振動、音響光学効果を使つた変調器に
比べて広い帯域幅をもち、速い速度で光を変調すること
ができる。このため前述のような目的に広く用いられよ
うとしている。この結晶の電気光学効果を使つた光変調
器でも、電界を印加することによつて屈折率楕円体の回
転の効果を生じせしめるボツケルス係数を使つた光変調
器のほうが、屈折率楕円体の変形の効果を使つた光変調
器より外部電界を印加しないときに透過する光量が少い
、すなわち消光比が優れる。
この屈折率楕円体の回転に寄与するボツケルス係数の大
きい材料としては、タンタル酸リチウムがよく知られて
いる。この材料は光学的な異方性を有する。このため変
調の効率を上げるために周期Λが２π／Λ■２πＩｎｅ
−ｎｏｌλ （ハ となるように印加電極の周期をつくる。
きい材料としては、タンタル酸リチウムがよく知られて
いる。この材料は光学的な異方性を有する。このため変
調の効率を上げるために周期Λが２π／Λ■２πＩｎｅ
−ｎｏｌλ （ハ となるように印加電極の周期をつくる。
ここでｎｏ、ｎｅは雷光、異常光の屈折率、λは直空中
の光波長である。このような構成の電気光学光変調器の
構造や動作は特願昭５１−８２０９５号明細書に詳述さ
れている。しかし乍ら、このような構成の電気光学光変
調器は周囲湿度の影響を受ける。すなわち周囲偏度が変
化すると、結晶の複屈折の大きさＩｎｅ−ｎｏ１が変化
する。このことは、直交する偏光成分すなわち雷光、異
常光間の位相整合の条件、すなわち上式の等式関係がく
ずれ、雷光異常光間の変換の効率が低下する。すなわち
光変調器の光にたいする挿入損が増大する。このように
従来の電気光学光変調器では特性が不十分である。本発
明の目的は、以上の如き従来の電気光学光変調器のもつ
難点を有しない、高性能で安定な電気光学光変調器を提
供することにある。
の光波長である。このような構成の電気光学光変調器の
構造や動作は特願昭５１−８２０９５号明細書に詳述さ
れている。しかし乍ら、このような構成の電気光学光変
調器は周囲湿度の影響を受ける。すなわち周囲偏度が変
化すると、結晶の複屈折の大きさＩｎｅ−ｎｏ１が変化
する。このことは、直交する偏光成分すなわち雷光、異
常光間の位相整合の条件、すなわち上式の等式関係がく
ずれ、雷光異常光間の変換の効率が低下する。すなわち
光変調器の光にたいする挿入損が増大する。このように
従来の電気光学光変調器では特性が不十分である。本発
明の目的は、以上の如き従来の電気光学光変調器のもつ
難点を有しない、高性能で安定な電気光学光変調器を提
供することにある。
本発明によれば、結晶の電気光学係数テンソル成分のう
ち、該結晶に電界を印加したときに光学的な屈折率楕円
体が回転を生ずる効果に寄与する成分を利用し、光透過
方向に周期的に設けた電極によつて電界を印加して、偏
波方向の直交する成分の間の振幅の大きさを制御する電
気光学光変調器において、前記電極をその周期が単一で
はなく、単調に増加または減少するように設けた構造と
することによつて、周囲温度の変化に対して安定な電気
光学光変調器が得られる。
ち、該結晶に電界を印加したときに光学的な屈折率楕円
体が回転を生ずる効果に寄与する成分を利用し、光透過
方向に周期的に設けた電極によつて電界を印加して、偏
波方向の直交する成分の間の振幅の大きさを制御する電
気光学光変調器において、前記電極をその周期が単一で
はなく、単調に増加または減少するように設けた構造と
することによつて、周囲温度の変化に対して安定な電気
光学光変調器が得られる。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は電気光学光変調器の原理を説明するために示す
従来例の１つである。図において１は結晶のＺ軸に平行
に切出し、Ｙ軸方向に光を透過させるように成形し研磨
した光学的な異方性が小さく、屈折率楕円体の回転に寄
与するボツケルス係数の大きい結晶、たとえばモル比に
して酸化リチウムの濃度が酸化タンタルの濃度より１０
〜３０％程度大きいタンタル酸リチウム結晶（ＬｉＴａ
Ｏ３）やニオブ酸鉛結晶（゛ＰｂＯ，ｘＮｂ２Ｏ５；１
．５〈ｘ〈２．１）のような電気光学結晶のＸカツト板
である。
従来例の１つである。図において１は結晶のＺ軸に平行
に切出し、Ｙ軸方向に光を透過させるように成形し研磨
した光学的な異方性が小さく、屈折率楕円体の回転に寄
与するボツケルス係数の大きい結晶、たとえばモル比に
して酸化リチウムの濃度が酸化タンタルの濃度より１０
〜３０％程度大きいタンタル酸リチウム結晶（ＬｉＴａ
Ｏ３）やニオブ酸鉛結晶（゛ＰｂＯ，ｘＮｂ２Ｏ５；１
．５〈ｘ〈２．１）のような電気光学結晶のＸカツト板
である。
この結晶板１の対向するＸ面上に、Ｘ軸方向に電界が印
加され、しかも光透過方向にその電界の方向が反転する
ように電極６，７，８，９を設け、これらの電極には変
調信号を発生する発振器１０を接続する。偏光方向を前
記結晶１のＣ軸方向にもつ直線偏波の入射光３は、印加
電界が零のときは、その偏光面を保持したまま結晶１を
出射する。検光子２はこの偏光面と直交する方向に振動
する光電界成分のみを透過するように配置してあり、印
加電界が零のとき、変調光４の強度は零となる。結晶に
電岑を印加すると、入射光３は結晶１を透過するにつれ
、入射光と直交する偏波成分へとそのエネルギーが変換
される。前述の結晶では、電気光学係数テンソル成分の
うち、Ｖ５ｌがこれに関与する。この変換が効率よく達
成されるためには、２つの伝搬波送の差に等しい電岑の
周期が必要である。一般に２つのモード間の結合は、そ
れらの位相速度がほぼ同一の２状態で効率よく行なわれ
る。位相速度に差があるとき、２つのモード間のエネル
ギーの援受は光透過方向に波打ちを生ずる。波打ちの位
相に合せて結合係数の符号を反転させれば常に変換が加
算的となる。上述の電気光学光変調器では電極の周期Ａ
は、（１）式を満たすように選べば、変換の効率が上る
。しかしながら周囲温度が変化すると結晶の屈折率が変
化する。また常光屈折率と異常光屈折率との差である複
屈折の大きさも変化する。このため特定温度で整合をと
るために電極周期Ａを定めても、周囲温度が変化すると
整合がとれなくなる。したがつて効率は著しく劣化する
。第２図はＮｅ−ＮＯ＝３×１０４の値をもつタンタル
酸リチウム結晶を使つて第１図に示すような構成に光変
調器をつくつた場合の変調特性である。実整は正しく整
合がとれたときの特性である。破線はＮｅ−ＮＯが２×
１０−５変化したときの特性であり、効率が著しく劣化
している。このように単一周期の電極構造では周囲温度
の変化によつて特性が劣化する。第３図は電極周期を光
透過方向に変化させて配置した本発明の一実施例の片面
の電極構造を示す平面図である。
加され、しかも光透過方向にその電界の方向が反転する
ように電極６，７，８，９を設け、これらの電極には変
調信号を発生する発振器１０を接続する。偏光方向を前
記結晶１のＣ軸方向にもつ直線偏波の入射光３は、印加
電界が零のときは、その偏光面を保持したまま結晶１を
出射する。検光子２はこの偏光面と直交する方向に振動
する光電界成分のみを透過するように配置してあり、印
加電界が零のとき、変調光４の強度は零となる。結晶に
電岑を印加すると、入射光３は結晶１を透過するにつれ
、入射光と直交する偏波成分へとそのエネルギーが変換
される。前述の結晶では、電気光学係数テンソル成分の
うち、Ｖ５ｌがこれに関与する。この変換が効率よく達
成されるためには、２つの伝搬波送の差に等しい電岑の
周期が必要である。一般に２つのモード間の結合は、そ
れらの位相速度がほぼ同一の２状態で効率よく行なわれ
る。位相速度に差があるとき、２つのモード間のエネル
ギーの援受は光透過方向に波打ちを生ずる。波打ちの位
相に合せて結合係数の符号を反転させれば常に変換が加
算的となる。上述の電気光学光変調器では電極の周期Ａ
は、（１）式を満たすように選べば、変換の効率が上る
。しかしながら周囲温度が変化すると結晶の屈折率が変
化する。また常光屈折率と異常光屈折率との差である複
屈折の大きさも変化する。このため特定温度で整合をと
るために電極周期Ａを定めても、周囲温度が変化すると
整合がとれなくなる。したがつて効率は著しく劣化する
。第２図はＮｅ−ＮＯ＝３×１０４の値をもつタンタル
酸リチウム結晶を使つて第１図に示すような構成に光変
調器をつくつた場合の変調特性である。実整は正しく整
合がとれたときの特性である。破線はＮｅ−ＮＯが２×
１０−５変化したときの特性であり、効率が著しく劣化
している。このように単一周期の電極構造では周囲温度
の変化によつて特性が劣化する。第３図は電極周期を光
透過方向に変化させて配置した本発明の一実施例の片面
の電極構造を示す平面図である。
すなわち光透過方向にたいして結晶の中心付近の電極周
期を、常温で（１）式を満足するように選び、それによ
り前の周期を広く、後を狭くしてある。またはその逆で
もよい。このように構成することにより周囲温度が変化
したとき結晶中において正しく整合がとれる場所は変化
するが変調特性が劣化することはない。第４図は前述の
タンク酸リチウム結晶を使い、電極周期を２，４ｍ１！
Ｌから１．６ｍｍまで電極数３０本とし結晶長を３１ｍ
７１１、結晶の厚さを０．３７１１ｍとしたときの変調
特性である。
期を、常温で（１）式を満足するように選び、それによ
り前の周期を広く、後を狭くしてある。またはその逆で
もよい。このように構成することにより周囲温度が変化
したとき結晶中において正しく整合がとれる場所は変化
するが変調特性が劣化することはない。第４図は前述の
タンク酸リチウム結晶を使い、電極周期を２，４ｍ１！
Ｌから１．６ｍｍまで電極数３０本とし結晶長を３１ｍ
７１１、結晶の厚さを０．３７１１ｍとしたときの変調
特性である。
印加電圧は７０Ｖ程度と高くなるが、結晶複屈折の大き
さが２〜２．６Ｘ１０−４まで変化しても変調特性の変
化は小さい。このため周囲渦度の変化にたいして変調特
性が自已補償される。以上の説明で明らかなように、本
発明によれば安定な電気光学光変調器を得ることができ
る。
さが２〜２．６Ｘ１０−４まで変化しても変調特性の変
化は小さい。このため周囲渦度の変化にたいして変調特
性が自已補償される。以上の説明で明らかなように、本
発明によれば安定な電気光学光変調器を得ることができ
る。
第１図は電気光学光変調器の原理節明図で１は電気光学
結晶、２は検光子、３は入射光、４は変調光、６−９は
電痒印加電極である。
結晶、２は検光子、３は入射光、４は変調光、６−９は
電痒印加電極である。
Claims (1)
- １ 結晶の電気光学係数テンソル成分のうち、該結晶に
電界を印加したときに、光学的な屈折率楕円体の回転を
生じせしめる効果に寄与するテンソル成分を利用し、光
透過方向に周期的に配置された電極によつて電界を印加
することによつて偏波方向の直交する光の電界成分の間
の振幅の大きさを制御する電気光学光変調器において、
前記電極をその周期が単調に増加または減少するように
配置したことを特徴とする電気光学光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP853477A JPS5937802B2 (ja) | 1977-01-27 | 1977-01-27 | 電気光学光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP853477A JPS5937802B2 (ja) | 1977-01-27 | 1977-01-27 | 電気光学光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5393856A JPS5393856A (en) | 1978-08-17 |
| JPS5937802B2 true JPS5937802B2 (ja) | 1984-09-12 |
Family
ID=11695806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP853477A Expired JPS5937802B2 (ja) | 1977-01-27 | 1977-01-27 | 電気光学光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937802B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS624824U (ja) * | 1985-06-24 | 1987-01-13 | ||
| JPH0847145A (ja) * | 1994-08-03 | 1996-02-16 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 建物の通電ケーブル引出装置 |
-
1977
- 1977-01-27 JP JP853477A patent/JPS5937802B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS624824U (ja) * | 1985-06-24 | 1987-01-13 | ||
| JPH0847145A (ja) * | 1994-08-03 | 1996-02-16 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 建物の通電ケーブル引出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5393856A (en) | 1978-08-17 |
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