JPS6150287B2 - - Google Patents

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JPS6150287B2
JPS6150287B2 JP53067958A JP6795878A JPS6150287B2 JP S6150287 B2 JPS6150287 B2 JP S6150287B2 JP 53067958 A JP53067958 A JP 53067958A JP 6795878 A JP6795878 A JP 6795878A JP S6150287 B2 JPS6150287 B2 JP S6150287B2
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JP
Japan
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light
optical
electrodes
modulator
light source
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Expired
Application number
JP53067958A
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English (en)
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JPS54158951A (en
Inventor
Mitsukazu Kondo
Yoshinori Oota
Mitsuto Sakaguchi
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/044,373 priority patent/US4327971A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光通信システムや光情報処理システ
ムにおいて、レーザ発振器やや発光ダイオード等
から発生した光波を電気的に変調する光変調器、
特に光の各波長をそれぞれ独立に変調する光波長
分離変調器に関し、またこの光変調器を用いた光
波長多重伝送システムの送信装置に関する。
光通信システムや光を用いた情報伝送システム
では、伝送容量の拡大を目的として、光の変調速
度を高くし、光フアイバを広帯域化して信号を高
速化することが試みられている。しかし、上記の
方法には実用上の限界があり、その方法だけでは
十分な容量が得られない。そこで、より大容量化
するための方法として、光波長多重伝送方式が知
られている。光波長多重伝送システムの送信装置
では、異なつた波長の光を独立に変調し、合成し
て伝送する。従来、そのような変調を行なう場合
は異なつた波長で発振する複数の半導体レーザを
それぞれ独立に直接変調し、その後、各光波を合
成するか、または複数の異なつた波長のレーザ光
をそれぞれ異なつた光変調器によつて変調し、合
成する方法がとられている。
しかし、上記の2つの方法では、合成する波長
の数だけ光源が必要であるので光波長多重信号の
送信装置は非常に高価になる。後者の方法では光
変調器も複数個即ち多重化する波長の数だけ必要
である。また、変調された各波長の光波を合成す
るためには、そのための光学系が必要であり、装
置の形状が大きくなる。光IC技術を用い、基板
上に複数個の光源や光導波路を設置して複数の波
長の光波を変調し、合成する方法も知られている
が、光の入出射が難しく、伝搬損失が大きいので
実用的な方法ではない。
本発明の目的は上記の如き欠点を除き、1つ又
は数個の光変調器でいろいろな波長の光を同時に
変調できる光波長分離変調器を提供することにあ
り、さらには小形、簡単でしかも高性能で非常に
安価な光波長多重信号送信装置を提供することに
ある。
本発明の光波長分離変調器は結晶の屈折率楕円
体の主軸の回転を生じさせる電気光学効果を示す
1つ又は複数の結晶に、光の透過方向にそれぞれ
異なつた周期構造を持つ電極を1つ又は複数設け
この電極に変調信号を印加する手段を備え、さら
に、前記電極を設けた領域又は結晶を光の伝搬方
向に順次並べた構造から成つており、光の透過方
向に周期的な電場を加えて入射光を複数の波長成
分に分割して独立に変調を行なうものである。さ
らに本発明の光波長多重信号送信装置は半値幅が
100Å以上の発光スペクトルを持つ光源の出射側
に光学系を設け、この光学系の出射側に前記光波
長分離変調器を備え、この光波長分離変調器の出
射側には変調された波長多重信号を光伝送路に導
くための光学系を備えた構造となつている。
従来、発光ダイオードを光源とする光伝送シス
テムは、発光ダイオードを直接変調する場合の変
調速度を高くできないが、非常に安価なシステム
が得られるという利点があつた。
しかし、発光波長幅が広いので、波長フイルタ
ーを必要とすること等の欠点が多く、波長多重伝
送システムを構成するには不向きとされていた。
本発明では逆に発光ダイオードの発光波長が広い
ことを利用し、選択的に特定の波長のみで光変調
を行なう機能を有する波長分離変調器を提供する
ことにより、波長フイルター等を用いない簡単で
しかも高性能な光波長多重信号送信装置を得るこ
とができる。
以下本発明を詳細に説明する。
一般に、タンタル酸リチウム結晶のX軸方向ま
たはY軸方向に電界を印加すると、電気光学定数
r51またはr42により、結晶の光学的な屈折率楕円
体が回転し、Z軸に垂直な面内を進む光波の結晶
主軸に平行な偏光成分はそれと直交する偏光成分
へわずかに変換される。このとき、光進行方向に
沿つて上記の電界の向きを周期的に反転し、その
周期Λを(1)式を満足する値に選ぶと、前記の互い
に直交する偏光成分間の変換は加算され、その変
換効率が大きくなり、周期Λに対応した波長入の
みが変換される。
2π/Λ=2π/λ(ne−np) ……(1) ここでλは真空中の光波長であり、np、ne
それぞれ結晶の常光、異常光に対する屈折率であ
る。上記の変換の行なわれる詳細な原理について
は特願昭51−82095号明細書に記述されている。
本発明は上記の偏光成分間の変換が周期Λに対応
した入射光の波長λの値に依存することを利用す
るものである。なお、上記の動作は、タンタル酸
リチウム結晶だけに限られるものではなく、他の
同様な電気光学効果を有する結晶例えばニオブ酸
ナマリ結晶等でも得られる。
次に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第1図は本発明による光波長分離変調器の一実
施例を示す斜視図である。第1図において、1は
XZ面に平行に切り出し、Y軸方向に光を透過さ
せるように形成したタンタル酸リチウム結晶(L
iTaO3)である。
結晶1上には周期Λをもつたインターテイジ
タル電極11と、周期Λをもつたインターデイ
ジタル電極12と、周期Λをもつたインターデ
イジタル電極13がX軸方向に順に設置されてい
る。結晶の裏側には全面に電極が蒸着され接地さ
れている。ここでΛ,Λ,Λはそれぞれ(1)
式のλの値にλ,λ,λを代入して得られ
る値である。なお、結晶1のY方向の厚さは周期
Λ,Λ,Λよりも十分薄くされている。電
極11,12,13にはそれぞれ信号発生器2
1,22,23により電圧が印される。電圧が印
加されたとき結晶1の中にはY軸方向の電界がX
軸方向に周期的に発生する。結晶1のX軸方向に
は中心波長λで広い半値幅のスペクトルを有す
るZ軸方向に直線偏光した光2が入射する。入射
光2の光強度の波長特性を第2図に示す。入射光
2は例えば発光ダイオードから発光した光を偏光
子を通過せしめることによつて得られる。結晶1
から出射した光3はY軸方向の偏光成分のみを通
す検光子4を通過する。結晶からの出射光3は、
電極11,12,13に電圧を印加したときに
は、もとのZ方向の偏光成分しか有しない。しか
し電極11に、電圧が印加されたときには入射光
2は波長λの付近の光波のみY方向の偏光成分
に変換され、電極12に電圧が印加されたときま
たは電極13に電圧が印加されたときにはそれぞ
れ、波長λ付近の光波のみ、または波長λ
近の光波のみY方向の偏光成分に変換される。
上述の動作で電極11,12,13に同時にそ
れぞれの波長で100%偏光成分が変換されるよう
な電圧を印加したときは、出射光3のY方向の偏
光成分の波長に対する強度分布は第3図の実線の
ようになる。但しλ,λ,λの値は互いに
分離可能な幅以上離れている必要がある。入射光
2の波長の半値幅を500Å、λ=8500Åの場
合、例えばλ=8300Å、λ=8500Å、λ
8700Åとし、電極11,12,13の本数をそれ
ぞれ200本とすると、それぞれの電極下で有効に
偏光成分の変換が行なわれる半値幅は150Åとな
るので、上記の条件は十分に満足される。以上の
如く、結晶1を通過した光波3のY方向の偏光成
分は、λ,λ,λのそれぞれの波長付近
で、それぞれ信号発生器21,22,23の信号
で変調されている。出射光3をY方向の偏光成分
のみを通す検光子4を通過させることににより変
調された光波成分だけが取り出される。以上述べ
たように入射光を複数の波長成分に分離し、か
つ、独立に変調することが可能な光波長分離変調
器を得ることができる。
次に、光波長多重信号送信装置について説明す
る。
第4図は本発明による光波長多重信号送信装置
の一実施例の構成図である。発光ダイオードから
成る光源30と光波長分離変調器33との間には
光源30から出た光を偏光して光波長分離変調器
に導くための光学系31,32が設けられてい
る。光波長分離変調器は信号発生器34,35,
36により駆動されるようになつている。光波長
分離変調器33の出射側には光フアイバ等の光伝
送路に光を導くための光学系37,38が設けら
れている。ここで用いた光学系31,32及び3
7,38では31,38にレンズを用い、32に
は偏光子を、37には検光子を用いている。発光
ダイオード30から出射した波長λ,λ,λ
の波長成分を含む光はレンズ31により平行光
とされ、偏光子32によりZ軸方向の偏光成分の
み通過し、前述の光波長分離変調器33に入射す
る。光波長分離変調器33は本発明によるもので
あり、第1図に示した実施例と同じ構造をもつて
いる。光波長分離変調器に入射した光のうち波長
λ,λ,λの波長成分の光はそれぞれ信号
発生器34,35,36によつて変調される。検
光子37を通過することにより変調されたY方向
の偏光成分だけが取り出され、レンズ38により
集光されて光フアイバ39に入射し伝送される。
以上説明したように本発明の光波長多重信号送
信装置は発光ダイオードを用いているため安価で
あり、しかも単一の光変調器すなわち本発明によ
る光波長分離変調器を用いているため光学系の構
成が簡単である。また、本発明による光波長分離
変調器は電気光学効果を利用しているため、高い
変調速度が得られ、さらに少数の光波長分離変調
器で多くの波長の光を同時に変調できる。なお、
光波長多重信号送信装置の実施例において、偏光
子32及び検光子37のかわりに、XZ面内でX
軸とθ(0<θ<90゜)の角度をなす光軸をもち
X軸方向に光を透過させるように形成した2つの
全く同じ形状の方解石等の複屑折物質を変調器3
3の前後に置くことにより、入射光をY軸方向と
Z軸方向の偏光成分に空間的に分離して変調し、
変調された光波成分だけをピンホールを設けた光
学的遮蔽板を通すことにより分離して取り出すこ
とができ、発光ダイオードの偏光状態によらず常
に光波のエネルギー損失の小さい光波長多重信号
送信装置をも得ることができる。
以上述べたように本発明によれば、小形、簡便
でしかも高性能で非常に安価な光波長多重信号送
信装置を得ることができる。
なお、本発明による光波長分離変調器は、複数
の結晶を用い、それぞれの結晶に互いに異なつた
同期の電極を設置し、これら結晶を光の透過方向
に順次並べることによつても同様の効果が得られ
る。また、本発明に用いる結晶材料としては上述
の実施例に限定されるものではない。例えばタン
タル酸リチウムとニオブ酸リチウムの混晶を用い
ることができる。本発明による光波長多重信号送
信装置に用いる光源としては、実用上100Å以上
の波長幅にわたつて光波を発生する光源であれば
よく、発光ダイオードに限定されるものではな
い。
なお、本発明において、変調媒体の厚さを小さ
くし、変調媒体を薄片化することによよつて、変
調に必要な電圧を低下せしめ、より高い変調効率
を得ることができる。
上記の薄片化の手段としては、変調媒体を機械
的に研磨して薄くする方法、蒸着、スパツタ等に
より他の基板上に変調媒体を設置する方法、変調
媒体の表面に金属等を拡散せしめる方法、他の基
板上に変調媒体膜を結晶成長させる方法等があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光波長分離変調器の一実
施例を示す斜視図、第2図は第1図に示す光波長
分離変調器に入射する光波の波長に対する強度分
布を示す図、第3図は第1図に示す光波長分離変
調器から取り出された変調光の波長に対する強度
分布を示す図である。第4図は本発明による光波
長多重信号送信装置の一実施例の構成図である。
図において、1はタンタル酸リチウム結晶、2は
入射光、11,12,13はインターデイジタル
電極、33は光波長分離変調器、21,22,2
3,34,35,36は信号発生器、4,37は
検光子、32は偏光子、39は光フアイバであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 結晶の屈折率楕円体の主軸の回転を生じさせ
    る電気光学効果を示す1つ又は複数の結晶に、光
    の透過方向に周期構造を持ちかつこの周期がそれ
    ぞれ互いに異なる電極を1つ又は複数個設け、こ
    の電極の各々にそれぞれ独立に変調信号を印加す
    る手段を備え、さらに、前記互いに異なる周期構
    造を持つ電極を設けた領域又は結晶を光の伝搬方
    向に順次並べたことを特徴とする光波長分離変調
    器。 2 半値幅が100Å以上の発光スペクトルを持つ
    光源と、この光源から出た光を光変調器に導くた
    め前記光源の出射側に設けた光学系と、この光学
    系を介して前記光源の出射側に設けた光変調器
    と、この光変調器から出た変調光を光伝送路に導
    くために前記光変調の出射側に設けた光学系とか
    ら成り、前記光変調器は結晶の屈折率楕円体の主
    軸の回転を生じさせる電気光学効果を示す1つ又
    は複数の結晶に光の透過方向にそれぞれ互いに異
    なる周期構造を持つ電極を1つ又は複数個設け、
    この電極の各々にそれぞれ独立に変調信号を印加
    する手段を備え、さらに前記互いに異なる周期構
    造の電極を設けた領域又は結晶が光の伝搬方向に
    順次並んでいることを特徴とする光波長多重信号
    送信装置。
JP6795878A 1978-06-05 1978-06-05 Light wavelength separating modulator and light wavelength multiple signal transmitter Granted JPS54158951A (en)

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US06/044,373 US4327971A (en) 1978-06-05 1979-06-01 Electro-optical light modulators, light wavelength multiplex signal transmitting apparatus and light wavelength separating switches utilizing the same

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JPS54158951A JPS54158951A (en) 1979-12-15
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JP4542422B2 (ja) * 2004-12-10 2010-09-15 富士通株式会社 光デバイス及び駆動電圧供給装置

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