(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電圧を加えることにより光の強度あるいは位相を変調する光変調器を含む光パルス発生装置において、上記高周波電圧を伝搬する線路と上記光変調器とがインダクタンスを有する第１の導体で接続され、上記光変調器とコンデンサとがインダクタンスを有する第２の導体で接続され、上記コンデンサの他方の電極が直接接地され、かつ、上記第２の導体の長さが上記光変調器の長さの５倍以下であることを特徴とする光パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波帯で高速変調を行う光パルス発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５（ａ）は従来の光パルス発生装置を示す概念図である。図に示すように、１は半導体利得部、２は光変調器であり、半導体利得部１は外部ＤＣ電流源３から一定電流が注入され、光出力を発生する。光変調器２は、外部高周波電源４からバイアスティー６を介して、高周波電圧を伝搬するためのストリップ線路７と、インダクタンスを有する金線ワイヤ８で接続され、光変調器２に高周波電圧を加えることにより光強度が変調される。また、バイアスティー６を介して外部電圧源５からバイアス電圧を加えることができる。半導体利得部１と光変調器２より構成される光共振器において光往復時間の逆数で決まる周波数で光変調器２を変調すると、いわゆる能動モード同期により短いパルス光出力が得られる。９はストリップ線路７とのインピーダンス整合をとるための抵抗（通常５０オーム）であり、光変調器２と並列に接続される。図５（ｂ）はその等価回路であり、光変調器２は抵抗とコンデンサより構成されるというモデルを用いている。図６に光変調器２の応答と反射損失の周波数特性の計算結果を示した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の光パルス発生装置においては、周波数が高くなるに伴い電気的な反射が増大し、高周波電力が有効に光変調器２に供給されず、効果的に光パルスが得られにくいという問題があった。
【０００４】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、高周波帯で変換効率が高く、電気的な反射が少ない光パルス発生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
高周波電圧を加えることにより光の強度あるいは位相を変調する光変調器を含む光パルス発生装置において、上記高周波電圧を伝搬する線路と上記光変調器とをインダクタンスを有する第１の導体で接続し、上記光変調器とコンデンサとをインダクタンスを有する第２の導体で接続し、上記コンデンサの他方の電極を直接接地し、かつ、上記第２の導体の長さを上記光変調器の長さの５倍以下とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明に係る光パルス発生装置の実施の形態を示す概念図である。図に示すように、半導体利得部１は外部ＤＣ電流源３より一定電流が注入され光出力を発生する。約１００ミクロン長の光変調器２は、外部高周波電源４からバイアスティー６を介して、高周波電圧を伝搬するためのストリップ線路７とインダクタンスを有する約２５０ミクロン長の金線ワイヤ８（第１の導体）で接続され、かつ、光変調器２の近傍に配置された約２５０ミクロン角のチップコンデンサ１１の一方の電極とインダクタンスを有する約３００ミクロン長の金線ワイヤ１０（第２の導体）で接続され、コンデンサ１１の他方の電極は直接接地されている。光変調器２にはバイアスティー６を介して外部ＤＣ電圧源５からバイアス電圧を加え、さらに外部高周波電源４からの高周波電圧を重畳することにより光強度が変調される。半導体利得部１と光変調器２より構成される光共振器において光往復時間の逆数で決まる周波数で光変調器２を変調すると、いわゆる能動モード同期により短いパルス光出力が得られる。光変調器２に接続されたコンデンサ１１により、バイアスティー６を介して外部ＤＣ電圧源５からバイアス電圧を加えることが可能となる。コンデンサ１１は直流成分を通さないために設けている。
【０００９】
図１（ｂ）はその等価回路であり、ストリップ線路７の特性インピーダンスは５０オーム、金線ワイヤ８のインダクタンスＬ１は１８０ｐＨ、光変調器２の直列抵抗Ｒは１０オーム、容量Ｃは０．２７ｐＦ、金線ワイヤ１０のインダクタンスＬ２は２２０ｐＨ、コンデンサ１１の容量は１００ｐＦとしている。図２に光変調器２の応答と反射損失の周波数特性の計算結果を示した。図に示すように、２６ＧＨｚ近傍で反射が急激に低下し、変調応答も１６ＧＨｚから２６ＧＨｚ近傍で大きくなることがわかる。反射が最小となる周波数は光変調器２の容量Ｃと金線ワイヤ１０のインダクタンスＬ２によってほぼ決まり、容量ＣとインダクタンスＬ２が低下すると周波数が増大する。光変調器２の帯域はほぼその長さに比例しており、また、インダクタンスＬ２は金線ワイヤ１０の長さに比例しているため、光変調器２の帯域において反射を減らすためには、金線ワイヤ１０の長さを小さくする必要がある。
【００１０】
反射が最小となる周波数はおおよそ、ｆｒｅｓ＝１／（２π√（Ｌ２Ｃ））で与えられる。一方、変調器帯域はおおよそ、ｆｍ＝１／（πＲＺＣ）で与えられる。ここでＲＺは伝送路の特性インピーダンスであり通常５０オームである。反射が最小となる周波数と変調器帯域をほぼ等しくする条件から、Ｌ２＝ＲＺ２Ｃ／４という関係が導出される。光変調器２の容量Ｃは光変調器２の長さ１００μｍあたり０．２〜０．４ｐＦであり、前式からＬ２は１２５〜２５０ｐＨと算出される。一方、金線ワイヤ１０のインダクタンスＬ２は１００μｍあたり５０〜１００ｐＨである。これらの結果から金線ワイヤ１０の長さを光変調器２の長さのおおよそ５倍以下にすることにより、高周波で反射が少なく、変調効率の高い回路構成が実現できる。
【００１１】
以上の回路構成は光変調器単体やレーザと集積化された光変調器においても同様に有効である。
【００１２】
図３（ａ）は本発明に係る光パルス発生装置の参考例を示す概念図である。図に示すように、図１（ａ）と同一の構成に加えて、光変調器２とコンデンサ１１との間に抵抗５０オーム程度のチップ状の抵抗９を直列に接続しており、反射の少ない帯域が拡大する構成となっている。その等価回路を図３（ｂ）に示した。図４には光変調器２の応答と反射損失の周波数特性の計算結果を示した。図に示すように、実施の形態の場合と同様に、高周波帯で反射が少なく、変調効率の高い回路構成が実現できる。なお、抵抗９はコンデンサ１１とアースとの間に挿入しても同様の効果が得られる。
【００１３】
以上の回路構成は光変調器単体やレーザと集積化された光変調器においても同様に有効である。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光パルス発生装置においては、光変調器の５倍以下の長さの導体とコンデンサを光変調器に接続することにより、高周波帯で変調効率が高く、電気的な反射損失の少ない光パルス発生装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る光パルス発生装置の実施の形態を示す概念図、（ｂ）はその等価回路である。
【図２】図１の光変調器の応答と反射損失の周波数特性の計算結果である。
【図３】（ａ）は本発明に係る光パルス発生装置の参考例を示す概念図、（ｂ）はその等価回路である。
【図４】図３の光変調器の応答と反射損失の周波数特性の計算結果である。
【図５】（ａ）は従来の光パルス発生装置を示す概念図、（ｂ）はその等価回路である。
【図６】図５の光変調器の応答と反射損失の周波数特性の計算結果である。
【符号の説明】
１    半導体利得部
２    光変調器
３    ＤＣ電流源
４    高周波電源
５    ＤＣ電圧源
６    バイアスティー
７    ストリップ線路
８    金線ワイヤ
９    抵抗
１０    金線ワイヤ
１１    コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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