JPS6412367B2 - - Google Patents

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JPS6412367B2
JPS6412367B2 JP7124083A JP7124083A JPS6412367B2 JP S6412367 B2 JPS6412367 B2 JP S6412367B2 JP 7124083 A JP7124083 A JP 7124083A JP 7124083 A JP7124083 A JP 7124083A JP S6412367 B2 JPS6412367 B2 JP S6412367B2
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JP
Japan
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optical waveguide
interference type
type optical
waveguide body
axis
Prior art date
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Expired
Application number
JP7124083A
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English (en)
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JPS59197012A (ja
Inventor
Akira Miura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP7124083A priority Critical patent/JPS59197012A/ja
Publication of JPS59197012A publication Critical patent/JPS59197012A/ja
Publication of JPS6412367B2 publication Critical patent/JPS6412367B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/225Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference in an optical waveguide structure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光変調装置に関するものであつて、
詳しくは、分岐干渉形光導波路体を通過する光を
強度変調するように構成された光変調装置の改良
に関するものであり、光源の出力変動、伝送体自
体の特性変化、光の伝送損失などを簡単な構成で
補償でき、さらに、温度変化の影響が小さく、大
きな出力信号を得ることができる装置を提供する
ものである。
ニオブ酸リチウム(LiNbO0)のような電気光
学材料よりなる基板にチタンTiなどの金属不純
物を熱拡散することにより基板よりも屈折率の高
い光導波路が形成され、電気光学効果の効率の極
めて高い光導波路体が得られる。このような光導
波路に電界を加えると、光導波路を通過する光は
電気光学効果により強度変調される。
このような光導波路体の一種に、第1図に示す
ような分岐干渉形光導波路体がある。
第1図において、10は基板、20は光導波
路、30は電極、40は信号源である。
基板10は電気光学効果を有するニオブ酸リチ
ウム(LiNbO0)のような電気光学材料で構成さ
れたものであり、X、Z軸が水平面となりY軸が
垂直面となるようにカツトされている。光導波路
20は基板10にチタン(Ti)のような金属不
純物を熱拡散することにより線状に形成され基板
10よりも高い屈折率を有するものであり、Y字
形の分岐部21、互いに平行な位相推移部22及
びY字形の結合部23が連続的に一体化されてい
る。電極30は光導波路20を通過する光を強度
変調するために光導波路20に電界を印加するも
のであり、位相推移部22を挟むようにして第1
の電極31及び第2の電極32が基板10上に設
けられている。信号源40は電界を供給するもの
であり、第1の電極31と第2の電極32との間
に接続されている。なお、光導波路20のY字形
の分岐部21の端部にはレーザダイオードなどの
光源からの光を伝送するための光フアイバーが接
続され、Y字形の結合部23の端部には強度変調
された光をフオトトランジスタなどの受光素子に
伝送するための光フアイバーが接続されるが図示
しない。
このような構成において、光導波路20のY字
形の分岐部21の端部に光源からの光が加えらる
と、光は分岐部21で2分割されて位相推移部2
2に伝送される。位相推移部22では2分割され
た光の間に電極30を介して加えられる信号源4
0の出力の大きさに応じた位相差が与えられる。
そして、位相差を有するこれら光は結合部23で
再び結合される。これにより、結合部23の端部
から強度変調された光が送出されることになる。
ここで、位相推移部22にλ/4の位相差を与え
て強度変調された光を受光素子に加えることによ
り電極30を介して加えられる信号源40の出力
の大きさに応じた電気信号を得ることができる。
ところで、一般にこのような装置では、光伝送
時の損失、伝送体自体の特性変化、光源の出力光
の変動などにより測定誤差を生じるという欠点が
ある。特に、従来、このような分岐干渉形光導波
路体との間で光の伝送を行う伝送体としては、伝
送体を通過する過程において偏波面が変化するお
それのある光フアイバーが用いられているので、
光フアイバーに振動や外力が加わつて光フアイバ
ーの配置状態が変化すると偏波面が変化して強度
変調誤差を生じるという問題点がある。また、出
力信号が比較的小さく、光をX軸方向に通過させ
ているので温度変化の影響を受けやすい。
本発明は、このような従来の欠点を解決したも
のであり、Z軸を中心にしてX軸及びY軸を45度
回転させた面が水平面となるようにカツトされた
基板で構成された分岐干渉形光導波路体と定偏波
光フアイバーとを組み合わせ、光源の出力変動、
伝送体自体の特性変化、光の伝送損失などを簡単
な構成で補償でき、さらに、温度変化の影響が小
さく、大きな出力信号を得ることができる装置を
提供するものである。
以下、図面を用いて詳細に説明する。
第2図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
であり、50はレーザダイオードなどの光源、6
0,70は定偏波光フアイバー、80はビームス
プリツタ、90,100はフオトトランジスタな
どの受光素子である。
分岐干渉形光導波路体は、第1図に示した分岐
干渉形光導波路体と同形状に形成されたものであ
り、第3図に示すようにZ軸を中心にしてX軸及
びY軸を45度回転させた面が水平面となるように
カツトされた基板10上に、光導波路20が単一
モード伝送体として形成されたものを用いる。定
偏波光フアイバー60,70は光の偏波面を保存
して伝送できるものであり、第4図に示すよう
に、円形のコアA、このコアAを中心とする楕円
形の第1クラツドB及び円形の第2クラツドCと
で構成されている。分岐干渉形光導波路体の光導
波路20に光源50の出力光を伝送する第1の定
偏波光フアイバー60は、第5図に示すように、
楕円クラツドBの長軸が分岐干渉形光導波路体の
基板10の水平軸に対して45度の角度で交わるよ
うにして光導波路20の入力部に接続されてい
る。一方、分岐干渉形光導波路体で強度変調され
た光を伝送する第2の定偏波光フアイバー70
は、第6図に示すように、楕円クラツドBの長軸
が分岐干渉形光導波路体の基板10の水平軸と平
行になるようにして光導波路20の出力部に接続
されている。
このような構成において、定偏波光フアイバー
は前述のように光の偏波面を保存して伝送できる
ので、第1の定偏波光フアイバー60を介して光
源50の直線偏波出力光が分岐干渉形光導波路体
の光導波路20の入力部に加えられると、光導波
路20には基板10の水平軸方向に沿つた偏波面
を有するTE波と基板10の垂直軸方向に沿つた
偏波面を有するTM波とが発生する。また、光導
波路20は前述のように単一モード伝送体として
形成されているので、両波は互いに干渉すること
なく独立して伝送される。このような光導波路2
0の屈折率が電気光学効果により変化すると、
TM波及びTE波の速度はそれぞれの方向に関連
した屈折率変化に応じて変化する。ここで、基板
10の水平方向に電界Eを加えるとすると、基板
10として従来のようにX、Z軸が水平面となり
Y軸が垂直面となるようにカツトされたものを用
いた場合には電界は結晶軸のX軸方向には大きく
作用してY軸方向には小さく作用することから
TE波に関連した方向の屈折率の変化は大きくな
りTM波に関連した方向の屈折率の変化は小さく
なるが、本発明のようにZ軸を中心にしてX軸お
よびY軸を45度回転させた面が水平面となるよう
にカツトされたものを用いる場合には電界は結晶
軸のX軸方向とY軸方向に等しく作用することか
らTM波に関連した方向の屈折率の変化は+k・
r22・Eとなり、TE波に関連した方向の屈折率の
変化は−k・r22・Eとなる。なお、r22は電気光
学係数、kはk=2πL/λで表わされる定数であ
り、λは光の波長、Lは光路長である。
一方、ビームスプリツタ80には定偏波光フア
イバー70を介してTM、TE両波が独立して伝
送される。ビームスプリツタ80はTM、TE両
波をそれぞれ分離し、TM波を受光素子90に伝
送してTE波を受光素子100に伝送する。ここ
で、ビームスプリツタ80に伝送される光の大き
さをI0とし、λ/4のバイアスが与えられている
ものとすると、受光素子90の出力信号I1は、 I1=I0{1+sin(+k・r22・E)}/2 (1) となり、受光素子100の出力信号I2は、 I2=I0{1+sin(−k・r22・E)}/2 (2) となる。従つて、これらI1とI2との比をとること
により、 I1/I2={1+sin(+k・r22・E)} /{1+sin(−k・r22・E)} ≒(1+k・r22・E)/(1−k・r22・E) ≒1+2・k・r22・E (3) となり、光伝送時の損失、伝送体自体の特性変
化、光源の出力光の変動などにより変化するI0
影響を打ち消すことができ、比較的大きな出力信
号を得ることができる。また、光をZ軸方向に通
過させているので温度変化の影響を極めて小さく
することができる。
なお、必要に応じて、次のような信号処理を行
うこともできる。すなわち、受光素子90の出力
信号I1と受光素子90の出力信号I2との和をとる
と、 I1+I2=I0 (4) となり、これらの差をとると、 I1−I2=I0・sin(k・r22・E) (5) となる。従つて、これら和と差の比をとると、 I1−I2/I1+I2=sin(k・r22・E) (6) となつて、前述(3)式と同様なI0と無関係な出力を
得ることができる。
このような構成によれば、例えば信号源の出力
信号の大きさを電気的に完全に絶縁した状態で測
定できる光電圧計が実現できるのをはじめ、光通
信システムにおける各種の光信号処理装置に用い
ることができる。すなわち、TM波とTE波は符
号の異なる相補的な信号となるので、デジタルデ
ータ伝送時におけるビツトエラーチエツクを簡単
に行うことができる。
また、必要に応じて、光源50にフイードバツ
クをかけることもできる。この場合には、(4)式で
表わされる受光素子90の出力信号I1と受光素子
100の出力信号I2との和の信号を用いればよ
く、これにより、印加電界Eとは無関係に光源5
0にフイードバツクをかけることができる。
なお、ビームスプリツタに入力される光にλ/
4のバイアス位相を与えるのにあたつては、分岐
干渉形光導波路体の光導波路20に電気的なバイ
アスを加えてもよいし、光導波路20の位相推移
部22のパターンに光路差を与えるようにしても
よい。
また、基板としては、タンタル酸リチウム
(LiTaO0)で構成されたものを用いてもよい。
これらから明らかなように、本発明によれば、
光源の出力変動、伝送体自体の特性変化、光の伝
送損失などを簡単な構成で補償でき、さらに、温
度変化の影響が小さく、大きな出力信号を得るこ
とができる光変調装置が実現でき、実用上の効果
は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は分岐干渉形光導波路体の一例を示す構
成説明図、第2図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図、第3図は本発明で用いる分岐干渉形光導
波路体の基板の結晶方位を示す説明図、第4図は
本発明で用いる定偏波光フアイバーの断面図、第
5図は本発明における分岐干渉形光導波路体の入
力部での定偏波光フアイバーの接続説明図、第6
図はその出力部での定偏波光フアイバーの接続説
明図である。 10……基板、20……光導波路、30……電
極、40……信号源、50……光源、60,70
……定偏波光フアイバー、80……ビームスプリ
ツタ、90,100……受光素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Z軸を中心にしてX軸及びY軸を45度回転さ
    せた面が水平面となるようにカツトされた基板上
    に光導波路が単一モード伝送体として形成された
    分岐干渉形光導波路体と、楕円クラツドの長軸が
    分岐干渉形光導波路体の水平軸に対して45度の角
    度で交わるようにして分岐干渉形光導波路体の入
    力部に接続され分岐干渉形光導波路体に光を伝送
    する第1の定偏波光フアイバーと、分岐干渉形光
    導波路体を通過する光に電界を印加して強度変調
    するように分岐干渉形光導波路体に形成された電
    極と、楕円クラツドの長軸が分岐干渉形光導波路
    体の水平軸と平行になるようにして分岐干渉形光
    導波路体の出力部に接続され強度変調された光を
    伝送する第2の定偏波光フアイバーとで構成され
    たことを特徴とする光変調装置。
JP7124083A 1983-04-22 1983-04-22 光変調装置 Granted JPS59197012A (ja)

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JPS59197012A JPS59197012A (ja) 1984-11-08
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JPH07120631A (ja) * 1993-09-06 1995-05-12 Ngk Insulators Ltd 光導波路型部品
JP4823584B2 (ja) 2005-06-22 2011-11-24 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光変調器

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