(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を具える材料からなる基板と、この基板に形成された複数の光導波路と、前記基板上に形成された複数の進行波型変調電極とを具え、前記複数の進行波型変調電極は、前記複数の光導波路とそれぞれ対をなすとともに、前記複数の光導波路の長手方向に形成されてなり、前記複数の光導波路のそれぞれを導波する光波に対して、前記複数の光導波路のそれぞれと対をなす前記進行波型変調電極から変調信号を印加することにより、光信号の変調を行うようにした光変調方法であって、
一対の前記進行波型変調電極及び前記光導波路における変調信号の伝搬方向と光波の導波方向とを等しくするとともに、互いに隣接する一対の前記進行波型変調電極及び前記光導波路間における変調信号の伝搬方向及び光波の導波方向を逆向きにしたことを特徴とする、光変調方法。
【請求項２】
前記変調信号はＲＦ信号であって、前記互いに隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路間において、前記進行波型変調電極のＲＦ入力部及びＲＦ終端抵抗、並びに前記光導波路の光信号入力部及び光信号出力部を互いに逆向きに配置することにより、前記互いに隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路間における変調信号の伝搬方向及び光波の導波方向を逆向きにしたことを特徴とする、請求項１に記載の光変調方法。
【請求項３】
前記光導波路はマッハツエンダー型光導波路であり、前記進行波型変調電極は、前記マッハツエンダー型光導波路を構成する２本の分岐光導波路の少なくとも一方と対をなすとともに、この対をなす分岐光導波路の長手方向に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光変調方法。
【請求項４】
電気光学効果を具える材料からなる基板と、この基板に形成された複数の光導波路と、前記基板上に形成された複数の進行波型変調電極とを具え、前記複数の進行波型変調電極は、前記複数の光導波路とそれぞれ対をなすとともに、前記複数の光導波路の長手方向に形成されてなる光変調器であって、
一対の前記進行波型変調電極及び前記光導波路において、前記進行波型変調電極のＲＦ入力部を前記光導波路の光信号入力部と同じ側に設けるとともに、前記進行波型変調電極のＲＦ終端抵抗を前記光導波路の光信号出力部と同じ側に設けることにより、前記進行波型変調電極からの変調信号の伝搬方向と前記光導波路中を導波する光波の導波方向を、前記一対の進行波型変調電極及び光導波路において等しくし、互いに隣接する一対の前記進行波型変調電極及び前記光導波路間において、前記ＲＦ入力部及び前記光信号入力部、並びに前記ＲＦ終端抵抗及び前記光信号出力部を、前記隣接する進行波型変調電極及び前記隣接する光導波路間において反対の側に位置するように形成することにより、前記進行波型変調電極からの変調信号の伝搬方向及び前記光導波路中を導波する光波の導波方向を、前記隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路間において逆向きとしたことを特徴とする、光変調器。
【請求項５】
前記光導波路はマッハツエンダー型光導波路であり、前記進行波型変調電極は、前記マッハツエンダー型光導波路を構成する２本の分岐光導波路の少なくとも一方と対をなし、この対をなす分岐光導波路の長手方向に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光変調方法及び光変調器に関し、さらに詳しくは、ＷＤＭ方式を用いることにより複数の情報を同時に伝送及び変調することが可能な多チャンネルの光変調器に係わる光変調方法及びこの光変調方法を用いた光変調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高速・大容量光ファイバ通信システムにおける進歩に伴い、広帯域特性及び低チャープ特性などの理由から、従来のレーザダイオードの直接変調に代わって、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３  ：以下、ＬＮと略す場合がある）を用いた導波路型の外部変調器の実用化が進められている。
そして、光ファイバ通信システムの大容量化の要求に答えるとともに、波長単位でのユニットの小型化及び低コスト化の観点から、単一基板に複数の光導波路を形成するとともに、これら複数の光導波路中を導波する光波を変調するための進行波型変調電極を複数設け、いわゆる単一の導波路型光変調器が集積してなる多チャンネルの導波路型光変調器の研究開発が進められている。
【０００３】
図１は、従来の多チャンネル型の光変調器の一例を示す平面図である。ここでは、簡単のために２組のマッハツエンダー型光導波路と進行波型変調電極が形成されている場合について示している。
図１に示す多チャンネル型光変調器２０は、電気光学効果を具える材料からなる基板１と、マッハツエンダー型の光導波路２及び３を具える。そして、マッハツエンダー型の光導波路２を構成する分岐光導波路２−１及び２−２中を導波する光波を変調するための進行波型変調電極４、並びにマッハツエンダー型の光導波路３を構成する分岐光導波路３−１及び３−２中を導波する光波を変調するための進行波型変調電極５を具えている。
【０００４】
進行波型変調電極４及び５は、矢印で示される光波の導波方向において、その手前側にＲＦ入力部６及び７を有し、その反対側にＲＦ終端抵抗８及び９を有している。さらに、分岐光導波路２−１及び２−２、並びに３−１及び３−２の近傍においてＤＣ電極１０及び１１を設け、光変調器２０のバイアス点を調節できるようになっている。
【０００５】
ＤＣ電極１０及び１１において、光変調器２０の動作点バイアスを所定の値に定めた後、図示しない光源からの光波を図示しない偏波保持ファイバを介して光導波路２及び３に入力する。前記光波は、矢印の方向に向かって伝搬し、Ｙ分岐２Ａ及び３Ａによって、それぞれ分岐光導波路２−１及び２−２、並びに３−１及び３−２に分割される。その後、進行波型変調電極４及び５にＲＦ入力部６及び７を介して、図示しないＲＦ電源からＲＦ変調信号を印加する。
すると、分岐光導波路中を導波する光波に所定の変調が加えられ、さらにこの変調された光波はＹ分岐２Ｂ及び３Ｂで結合されることによって、光変調器２０の変調信号として光導波路２及び３から外部に取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示すような多チャンネルの導波路型光変調器においては、光導波路に対する入出力ファイバの保持のしやすさ、及び基板とこの基板を収納するケースとの経済的な大きさの観点から、隣接する光導波路の間隔を２５０μｍとするのが一般的である。そして、基板の厚さ及び電極の形状などによって、進行波型変調電極に印加したＲＦ変調信号から寄生するＲＦ波が基板内に放射される場合が生じる。
【０００７】
この寄生したＲＦ波は隣接する変調電極に結合し、この変調電極によって変調される光波の変調信号に対してノイズ成分となる、いわゆるクロストークの問題が生じてしまう。図１に示す光変調器２０の場合、例えば、進行波型変調電極４に印加したＲＦ変調信号から寄生したＲＦ波が進行波型変調電極５と結合し、この進行波型変調電極５で変調される、分岐光導波路３−１及び３−２中を導波する光波の変調信号に対してノイズ成分を生じさせてしまう。
そして、このクロストークの問題は、変調電極に印加する変調信号の周波数が高くなればなるほど深刻になる傾向がある。このため、特に上記のような多チャンネルの光変調器を用いて高速変調を行う場合、良好な変調信号特性を得ることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、多チャンネルの導波路型光変調器において、電気的なクロストークの防止と高密度化との双方を同時に達成することが可能な光変調方法及びこの光変調方法を用いてなる多チャンネル導波路型の光変調器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の光変調方法は、複数の光導波路と、これらの光導波路と対をなすとともに、これら光導波路の長手方向に配置されてなる複数の進行波型変調電極とを具えるいわゆる多チャンネル型の導波路型光変調器において、一対の前記進行波型変調電極及び前記光導波路における、前記進行波型変調電極からの変調信号の伝搬方向と前記光導波路中の光波の導波方向とを等しくする。そして、互いに隣接する一対の前記進行波型変調電極及び前記光導波路間における、前記進行波型変調電極からの変調信号及び前記光導波路中の光波の導波方向を逆向きにしたことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の光変調方法は、光導波路と進行波型電極とが対をなす変調器が同一基板上に複数形成されてなる多チャンネル型の光変調器において、この対をなす光導波路と進行波型変調電極との間においては、通常の進行波型の光変調器の場合と同様に、進行波型変調電極からの変調信号の伝搬方向と光導波路中の光波の導波方向とを等しくする。すなわち、光導波路中を導波する光波を順方向に変調するようにする。
そして、この対をなす光導波路及び進行波型変調電極の互いに隣接するもの同士の間では、この対をなす光導波路及び進行波型変調電極を一組として、互いの組同士の光導波路中の光波の導波方向及び進行波型変調電極からの変調信号の伝搬方向を逆向きとするものである。
【００１１】
換言すれば、対をなす進行波型変調電極及び光導波路の間においては順方向の変調を行うものであるが、隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路間においては、前記順方向の変調が互いに逆向きとなるようにしたものである。
【００１２】
また、本発明の光変調器は、上記光変調方法を実現すべく、上記多チャンネル型の光変調器における、一対の進行波型変調信号及び光導波路において、前記進行波型変調電極のＲＦ入力部を前記光導波路の光信号入力部側に設けるとともに、前記進行波型変調電極のＲＦ終端抵抗を前記光導波路の光信号出力部側に設ける。そして、互いに隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路間においては、進行波型変調電極のＲＦ入力部及び光導波路の光信号入力部、並びに進行波型変調電極及び光導波路の光信号出力部を、前記隣接する進行波型変調電極及び前記隣接する光導波路との間において、互いに反対の側に位置するように形成する。
【００１３】
図２は、隣接する変調電極間の電気的なクロストークを、この隣接する変調電極の一方に変調信号を印加した場合における、この変調信号の変調周波数との関係において測定し、グラフ化したものである。
図中、実線で示される曲線Ａは、多チャンネル型の光変調器において、対をなす進行波型変調電極及び光導波路における変調信号の伝搬方向及び光波の導波方向を同一方向とするとともに、互いに隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路同士における変調信号の伝搬方向と光波の導波方向とを等しくした場合のクロストーク量を示すものである。すなわち、対をなす進行波型変調電極及び光導波路間の総てにおいて、同方向の順方向変調を行った場合のクロストーク量を示すものである。
【００１４】
また、図中、点線で示される曲線Ｂは、変調信号の伝搬方向と光波の導波方向とを逆方向にした場合の変調効率を示す図であり、周波数の増大に伴って、変調効率は集中定数的変調から進行数的変調へ変わる周波数を境として急激に変化する。
さらに、図中、一点鎖線で示される曲線Ｃは、本発明にしたがって一対の進行波型変調電極及び光導波路において順方向の変調を行うとともに、互いに隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路間において、順方向変調が互いに逆向きとなるようにした場合のクロストーク量を示すものである。
【００１５】
図２から明らかなように、対をなす進行波型変調電極及び光導波路の総てにおいて同方向に順方向変調を行った場合を示す曲線Ａにおいては、変調信号の変調周波数が増大するにつれてクロストーク量が増大し、所定の変調周波数においてピークを示すようになる。
これに対し、本発明の光変調方法及び光変調器にしたがった曲線Ｃにおいては、隣接した進行波型変調電極へクロストークした変調信号は、この隣接した進行波型変調信号と対をなす光導波路中を導波する光波と逆方向に導波するため、図２の曲線Ｂのようにクロストークが大きくなる変調領域において変調効率が極端に悪くなり光変調に寄与しなくなる。
【００１６】
したがって、隣接する進行波型変調電極を近接させて多チャンネル型の光変調器を高密度化させた場合においても、隣接する進行波型変調電極間に生じるクロストークを極めて小さくすることができる。すなわち、本発明の光変調方法及び光変調器によれば、本発明の目的である、多チャンネルの導波路型光変調器においての、電気的なクロストークの防止と高密度化との双方を同時に達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面と関連させながら、発明の実施の形態に即して詳細に説明する。
図３は、本発明の光変調器の一例を示す平面図である。
図３に示す多チャンネル型の光変調器５０は、電気光学効果を有する材料からなる基板２１と、この基板に形成されたマッハツエンダー型の光導波路２２〜２４を具える。そして、マッハツエンダー型の光導波路を構成する分岐光導波路２２−１及び２２−２、２３−１及び２３−２、並びに２４−１及び２４−２上に進行波型変調電極２５〜２７がそれぞれ形成されている。各進行波型変調電極は、光導波路２２〜２４のそれぞれと対をなし、この光導波路を導波する光波を変調するように形成されている。
【００１８】
さらに、進行波型変調電極２５〜２７のＲＦ入力部２５Ａ〜２７Ａを介して、ＲＦ電源２８〜３０からＲＦ変調信号がこれら進行波型変調電極に入力されるようになっている。また、進行波型変調電極２５〜２７のＲＦ入力部と反対の側は、それぞれＲＦ終端抵抗３１〜３３に接続されている。
また、各光導波路には、光信号入力部２２Ａ〜２４Ａを介して図示しない光源から光信号が入射される。そして、各光導波路を通過する際に進行波型変調電極２５〜２７から所定の変調を受けた後、光信号出力部２２Ｂ〜２４Ｂから出射される。
【００１９】
図３に示す光変調器５０においては、進行波型変調電極２５のＲＦ入力部２５Ａを光導波路２２の光信号入力部２２Ａと同じ側に設け、進行波型変調電極２５のＲＦ終端抵抗３１を光導波路２２の光信号出力部２２Ｂと同じ側に設けている。同じく、進行波型変調電極２６及び２７のＲＦ入力部２６Ａ及び２７Ａを光導波路２３及び２４の光信号入力部２３Ａ及び２４Ａと同じ側に設け、進行波型変調電極２６及び２７のＲＦ終端抵抗３２及び３３を光導波路２３及び２４の光信号出力部２３Ｂ及び２４Ｂと同じ側に設けている。
このため、対をなす進行波型変調電極と光導波路との間においては、それぞれ光波の進行方向であるＰ及びＱ方向に沿って、いわゆる順方向の変調が行われる。
【００２０】
しかしながら、対をなす進行波型変調電極２５及び光導波路２２の組、並びに対をなす進行波型変調電極２７及び光導波路２４の組と、対をなす進行波型変調電極２６及び光導波路２３の組との間では、ＲＦ入力部及び光信号入力部の形成位置、並びにＲＦ終端抵抗及び光信号出力部の形成位置が、進行波型変調電極及び光導波路のそれぞれにおいて互いに逆になっている。
このため、各組の進行波型変調電極と光導波路との間においては、順方向の変調が行われることになるが、隣接する組同士の間では互いに逆向きに変調が行われることになる。
具体的には、図３に示す光変調器５０の場合、対をなす進行波型変調電極２５及び光導波路２２の組、並びに対をなす進行波型変調電極２７及び光導波路２４の組ではＰ方向の順方向変調がなされるが、対をなす進行波型変調電極２６及び光導波路２３の組では、Ｑ方向の順方向変調がなされる。
【００２１】
このように互いに隣接する一対の進行波型変調電極２５及び光導波路２２、一対の進行波型変調電極２６及び光導波路２３、並びに一対の進行波型変調電極２７及び光導波路２４における順方向変調の向きが互いに逆向きとなるようにすることによって、隣接変調電極間の電気的なクロストークを著しく低減することができる。すなわち、図３に示す構成の光変調器及びこの光変調器を用いた光変調方法によって、本発明の目的を達成できることが分かる。
【００２２】
なお、図３に示す光変調器５０には、各分岐光導波路上にＤＣ電極３５〜３７がそれぞれ設けられている。そして、ＤＣ電源３８〜４０から所定の電圧を印加することにより、光変調器５０の動作点を制御できるように構成されている。ＤＣ電極は本発明においては必須の要件ではなく、当業者が必要に応じて取捨選択し、使用の可否を判断するものである。
【００２３】
図３においては、光導波路がマッハツエンダー型の場合について説明したが、本発明はかかる場合に限定されるものではない。例えば、位相変調用の直線アレー型の光導波路に対しても使用することができる。
さらに、図３に示す光変調器５０は、対をなす進行波型変調電極及び光導波路が３組存在する場合について示している。しかしながら、本発明の要件満たす限り、対をなす進行波型変調電極及び光導波路の組数は、２組以上であって多チャンネル型の光変調器を構成するものであれば特には限定されない。
【００２４】
基板を構成する電気光学効果を有する材料としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの強誘電体材料を例示することができる。そして、この強誘電体材料のＸカット板、Ｙカット板、及びＺカット板のいずれをも使用することができる。
また、光導波路は、Ｔｉ熱拡散法、プロトン交換法、エピタキシャル成長法、及びイオン注入法などいずれの方法によっても形成することができる。そして、光導波路を構成する材料はこれら製造方法に起因して決定される。
進行波型変調電極は、金、銀、銅などの電気伝導性の良好な材料から構成される。
【００２５】
また、ＲＦ終端抵抗は、電気抵抗が約５０Ωの高周波抵抗器を用いて終端する。
さらに、光信号入力ファイバ４１、４２、４３には、偏波面保持ファイバを用いることが好ましく、光信号出力ファイバ４４、４５、４６には偏波面保持ファイバ又はシングルモードファイバを用いることが好ましい。
なお、図には示していないが、ＲＦ入力部にはＲＦ電源からのＲＦコネクタを介してＲＦ変調信号を印加することが好ましい。
【００２６】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光変調方法及び光変調器によれば、対をなす進行波型変調電極及び光導波路同士における順方向変調の向きを、隣接する一対の進行波型変調電極及び光導波路間で逆向きとなるようにしている。したがって、隣接する進行波型変調電極を近接させて光変調器を高集積化させた場合においても、電気的なクロストークを増大させることなく、良好な変調が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の多チャンネル型の光変調器の一例を示す平面図である。
【図２】変調信号周波数と電気的クロストーク量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の（多チャンネル型の）光変調器の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１、２１  基板
２、３、２２、２３、２４  光導波路
２―１、２−２、３−１、３−２、２２−１、２２−２、２３−１、２３−２、２４−１、２４−２  分岐光導波路
４、５、２５、２６、２７  進行波型変調電極
６、７、２８、２９、３０  ＲＦ電源
８、９、３１、３２、３３  ＲＦ終端抵抗
１０、１１、３５、３６、３７  ＤＣ電極
３８、３９、４０  ＤＣ電源
２０、５０  （多チャンネル型の）光変調器
２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ  光信号入力部
２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ  光信号出力部
２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ  ＲＦ入力部
４１、４２、４３  入力ファイバ
４４、４５、４６  出力ファイバ
Ｐ、Ｑ  光波の導波方向
【図１】
0003615108.tif 000002
【図２】
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【図３】
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