(57)【要約】【課題】高入力インピーダンス及び高同相除去比を実現する。【解決手段】電気光学変調装置２００は、第１電極２０８と、第１電極２０８と同じ電気的特性の第２電極２０６と、第１電極２０８及び第２電極２０６の間に配置された光導波路２０２とを有する。第１電極２０８及び第２電極２０６は、被試験デバイスに電気的に接続され、被試験デバイスに平衡な負荷を与える。【選択図】図２
2015127704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験測定システムの電気光学変調装置であって、
第１電極と、
該第１電極と同一の電気特性である第２電極と、
上記第１電極及び第２電極間の光導波路と
を具え、
被試験デバイスに接続される上記第１電極及び第２電極が、上記被試験デバイスに平衡した高インピーダンスを与えることを特徴とする電気光学変調装置。
【請求項２】
上記第２電極が第１及び第２部分電極から構成され、
上記第２電極の上記第１部分電極は、上記第１電極の一方の側部と隣接し、上記第２電極の上記第２部分電極は、上記第１電極の他方の側部と隣接する請求項１記載の電気光学変調装置。
【請求項３】
上記第１及び第２電極のそれぞれが複数のセグメントに分割される請求項１記載の電気光学変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い帯域幅と高入力インピーダンスを実現する電気光学変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学変調装置は、電気光学材料の基板を用いて、基板上に光導波路を形成し、薄膜電極を基板表面に堆積させて製造されることが知られている。これら電極間に電位差が生じると基板内に電界が形成され、これは、電気光学材料の屈折率に影響を与える。従って、光が光導波路を伝播すると、かかった電界の強度に応じて、その位相が変化する。
【０００３】
電気光学変調装置は、通常、光ファイバ通信システム中の光信号を高速に変調するように設計される。電気光学変調装置それ自体は、５０オーム環境で使うように設計され、５０オームの入力インピーダンスを有する。５０オーム・システムで使われる場合、それらの電極は、複数の光導波路を含む電気光学結晶（crystal）の表面上に形成された５０オーム伝送ラインとして設計される。この伝送ラインは、通常、その特性インピーダンス（５０オーム）で終端されるので、電気信号は、伝送ラインの端部で反射することがない。
【０００４】
電極間に発生する電界は、光導波路中の結晶の屈折率を変調し、これのために、光導波路中の光の位相が、印加された電界に比例して変化する。このタイプの変調装置の電気伝送ライン及び光導波路では、電気伝送ラインを伝播する電気信号波形の速度と、光導波路を伝播する光信号波形の速度とが合致（マッチング）するように設計できる。この速度のマッチングによって、このタイプの構造では、非常に高い感度と非常に広い帯域幅を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４９４７３号公報
【特許文献２】特開２００６−３６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高速光通信で使用する従来の電気光学変調装置では、同相除去比は、通常、考慮されていない。しかし、電気光学変調装置を電気計測で応用する場合には、高い入力インピーダンスと高い同相除去比（common mode rejection ratio：ＣＭＲＲ）を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの実施形態としては、試験測定装置の電気光学変調装置がある。この電気光学変調装置には、第１電極と、この第１電極と同一の電気特性の第２電極と、第１電極及び第２電極間に配置される光導波路とがある。第１電極及び第２電極は、被試験デバイスからの入力信号に対して平衡な（バランスした）負荷を与える。
【０００８】
本発明の概念１は、試験測定システムの電気光学変調装置であって、
第１電極と、
該第１電極と同一の電気特性である第２電極と、
上記第１電極及び第２電極間の光導波路と
を具え、
上記第１電極及び第２電極が被試験デバイスに平衡した高入力インピーダンスを与えることを特徴としている。このとき、被試験デバイスは、第１電極及び第２電極に電気的に接続される。
【０００９】
本発明の概念２は、上記概念１の電気光学変調装置であって、このとき、上記電気光学変調装置は、マッハツェンダ変調装置（Mach-Zehnder modulator）である。
【００１０】
本発明の概念３は、上記概念１の電気光学変調装置であって、このとき、上記第２電極が第１及び第２部分電極から構成され、
上記第２電極の上記第１部分電極は、上記第１電極の一方の側部と隣接し、上記第２電極の上記第２部分電極は、上記第１電極の他方の側部と隣接している。
【００１１】
本発明の概念４は、上記概念３の電気光学変調装置であって、上記光導波路は、２つの分岐光導波路を有し、該分岐光導波路のそれぞれは、上記第１電極と、上記第２電極の２つの上記部分電極の一方との間に配置される。
【００１２】
本発明の概念５は、上記概念１の電気光学変調装置であって、上記第１及び第２電極のそれぞれが複数のセグメントに分割されることを特徴としている。
【００１３】
本発明の概念６は、上記概念１の電気光学変調装置であって、上記第１及び第２電極がガード内に配置されている。
【００１４】
本発明の概念７は、上記概念１の電気光学変調装置であって、上記第１及び第２電極が終端されていないことを特徴としている。
【００１５】
本発明の概念８は、試験測定システムであって
被試験デバイスと、
該被試験デバイスに接続され、上記概念１の上記電気光学変調装置を有するアクセサリ・ヘッドと、
該アクセサリ・ヘッドに接続されるコントローラと、
コントローラに接続される試験測定装置と
を具えている。
【００１６】
本発明の概念９は、上記概念１の電気光学変調装置であって、上記電気光学変調装置のバイアス点を設定するための２つのバイアス電極を更に設けても良い。
【００１７】
本発明の概念１０は、上記概念９の電気光学変調装置であって、上記バイアス電極は、上記第１電極及び上記第２電極と同様の構成であることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、従来の電気光学変調装置の電極形態を示す。
【図２】図２は、本発明による電気光学変調装置の電極形態の実施形態の例を示す。
【図３】図３は、本発明による電気光学変調装置の電極形態の実施形態の別の例を示す。
【図４】図４は、本発明による電気光学変調装置を利用した試験測定システムの例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に示す複数の図面において、類似又は対応する要素には、同じ符号を付して説明する。なお、これら図面において、各要素の縮尺は、説明の都合上、必ずしも同一ではない。
【００２０】
図１は、マッハツェンダ変調装置のような従来の電気光学変調装置１００の主要部を示している。この従来の電気光学変調装置は、２つのグラウンド電極１０２及び１０４と、１つの信号電極１０６を有している。これら電極は、マッハツェンダ変調装置の結晶の上に直接配置されている。電極１０２、１０４及び１０６は、２つの分岐光導波路１１０及び１１２にまたがって配置される。これら電極１０２、１０４及び１０６を用いて、光導波路１０８に電界が印加され、これによって、光導波路１０８の２つの分岐光導波路１１０及び１１２を進む光の間に位相差が生じる。後述の如く、これを利用して、被測定デバイスの電圧を測定できる。
【００２１】
マッハツェンダ変調装置のような電気光学変調装置に入力される光は、一般に、２つの分岐光導波路に分離される。２つの分岐光導波路を通過する光間の相対的な位相差が、印加される電界によって変調される。２つの分岐光導波路からの光は、再度、合波されて、２つの分岐光導波路中の光の相対的な位相差に応じて、強め合う干渉か、又は、弱め合う干渉が生じる。電界は、光導波路１０８を跨ぐ電極１０２、１０４及び１０６によって印加される。
【００２２】
図１に示すように、この形式のマッハツェンダ電極は、形状が異なる（よって、電気的特性も異なる）２つの外部電極１０２及び１０４を無線周波数（ＲＦ）グラウンドとして使用することを意図しているために、本質的に不平衡回路（Unbalanced）となっている。このシステムを通過する光信号及び電気信号は、同期している。この結果として、光信号及び電気信号が同期して通過するために、光信号及び電気信号に対するノイズなどの影響も、時間の経過につれて共に増大する。
【００２３】
本発明による電極構造によれば、高入力インピーダンスと共に、高ＣＭＲＲ（同相除去比）も可能になる。即ち、本発明による電極構造は、典型的には、１メガ・オームを超える高入力インピーダンスを有している。更に、詳しくは後述のように、この電極構造は、複数の電極の電気的特性（主に長さ及び静電容量）が非常に良く似ていて、バランスが取れている（平衡している）。これが高ＣＭＲＲにつながり、また、被試験デバイスに平衡した（バランスの取れた）インピーダンスを与える結果にもつながっている。即ち、回路が平衡（バランス）していることで、例えば、外部からのノイズがあっても、信号伝送系全体がまるごとノイズの上の乗ってしまうので、負荷に流れる信号のノイズを大幅に低減できる。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態の例による電気光学変調装置２００を示している。この電気光学変調装置２００では、２つの分岐光がマッハツェンダ変調装置中の光導波路２０２内を通過する。光導波路２０２の２つの分岐光導波路が、電極２０６ａ及び電極２０８の間と、電極２０６ｂ及び電極２０８の間に配置される。電極２０６ａ及び２０６ｂは、電極２０８の両側に配置される。電極２０６（即ち、２０６ａ及び２０６ｂ）と電極２０８は、結晶基板２１２上に配置される。電極２０６は、電極２０８と同じ電気特性（長さや静電容量など）を有している。よって、電極の形状も、同じ電気特性となるように設計される。しかし、電極２０６の半分（電極２０６ａ）は、電極２０８の一方の側部に隣接して配置され、電極２０６の残りの半分（電極２０６ｂ）は、電極２０８の他方の側部に隣接して配置される。
【００２５】
図２に示すこの電極構造は、差動で駆動される。電極２０６及び電極２０８のガード２１０に対するインピーダンス負荷をバランスさせるために、この電極構造への入力信号は、ダンピング抵抗（図示せず）を介して、この電極構造の両側から入力される。電極２０６及び２０８は長く、電極２０６及び２０８の端部は終端されていない。一般に、電極の長さ及びセンサ感度と、周波数応答との間には、トレードオフの関係がある。電極を長くすれば、感度は向上する（パイ電圧が減少する）が、周波数応答は減少してしまう。入力信号は、電極２０６及び２０８の間に印加される。即ち、被試験デバイスのポジティブ入力信号は、これら電極の一方に供給され、被試験デバイスのネガティブ入力信号は、これら電極の他方に供給される。なお、パイ電圧とは、電気光学変調装置の分岐光導波路の１つを通過する光信号の位相を１８０度変化させるのに必要となる電極の電圧である。
【００２６】
この電極構造では、周波数応答は、電極２０６及び２０８の長さに依存する。電極２０６及び２０８は、伝送ラインを形成せず、また、その特性インピーダンスが終端されていないので、共振する。しかし、電極２０６及び２０８が長いことで、電気光学変調装置２００の感度は向上する
【００２７】
高入力インピーダンス及び高ＣＭＲＲを維持しながら、高周波数応答を維持するために、電極を分割しても良い。図３は、本発明による電気光学変調装置の電極形態の実施形態の別の例を示す。この電気光学変調装置３００では、電極３０２及び３０４が複数のセグメント（部分電極）に分かれている。ここでも、電極３０２及び３０４は、同じ電気特性（主に長さと静電容量）を有している。電極３０２及び３０４も、結晶基板３０８上に配置される。各セグメントは、別々のダンピング抵抗（図示せず）を通して駆動され、これによって、セグメント間はアイソレートされる。電極３０２及び３０４は終端されておらず、また、電気的に長い。電極３０２及び３０４を分割すると、電極３０２及び３０４の別々の各部分電極（セグメント）の共振周波数が高くなることで、これらの周波数応答が改善される。
【００２８】
図３に示すように、２つに分岐した光は、光導波路３０６を通過する。図３に示す電極構造においても、差動で駆動される。電極３０２及び３０４の鏡像形態（左右及び上下の対称構造）によって、電気光学変調装置３００の感度をより高いものにできる。
【００２９】
図２及び３に示すように、本発明による電気光学変調装置内の複数の電極は、バランス（平衡）している。即ち、電極２０６及び２０８は、電気的特性が同一であり、また、電極３０２及び３０４も電気的特性が同一である。更に、電極２０６、２０８、３０２及び３０４は終端されていない。複数の電極がバランスし、終端されていないことで、本発明の電気光学変調装置は、被試験デバイスにバランスの取れた（平衡した）高インピーダンス負荷を与えることができる。電極を分割すると、各セグメント（部分電極）は短いものの、これらの組み合わせ全体では、かなり長い電極となるので、感度を犠牲にすることなく、周波数応答を改善する。従って、電極３０２及び３０４は、図２の電極２０６及び２０８に比較して、より高い周波数で共振する。
【００３０】
本発明による電気光学変調装置は、好ましくは、図４に示すような試験測定システム中で使用される。試験測定システムは、試験測定装置４００、コントローラ４０２、アクセサリ・ヘッド４０４、被試験デバイス（ＤＵＴ）４０６及び光信号パス４０８を含む。この場合、本発明による電気光学変調装置は、アクセサリ・ヘッド４０４内に配置される光学センサである。コントローラ４０２内には、図示しないが、例えば、レーザ発振器を有する光送信部、光受信部及び光電（Ｏ／Ｅ）変換部が設けられ、試験測定装置４００から電力供給を受けて動作する。動作中は、コントローラ４０２中の光送信部からアクセサリ・ヘッド及び本発明による電気光学変調装置に光線（例えば、レーザ光線）が光送信パス４０８を介して送信される。アクセサリ・ヘッド４０４は、被試験デバイス（ＤＵＴ）４０６からの電気入力信号を電気光学変調装置内の電極で受けて、この電気入力信号に応じて、電気光学変調装置を通過する光線を変調する。その結果得られた光線は、光送信パス４０８を介してコントローラ４０２の光受信部に送り返され、光電変換部で電気信号に変換されて、試験測定装置４００において、ＤＵＴ１０６からの電気入力信号の種々の電気特性が測定される。得られた測定値は、試験測定装置４００内のメモリに記憶されたり、装置４００の表示装置４１０上で数値やＤＵＴ４０６からの入力信号を表す波形として表示されたりする。
【００３１】
電極２０６、２０８、３０２及び３０４は、電気光学変調装置２００又は３００の入力電極又はバイアス電極としても良く、また、入力電極及びバイアス電極の組み合わせとしても良い。更に、電気光学変調装置２００及び３００が、オプションで、これら変調装置のバイアス点を設定するのに使用するもう１セットの複数電極を有していても良く、これは、上述の如く平衡しているという条件を満たせば、上述した電極と同様の構造としても良いし、また、異なる構造としても良い。バイアス電極は、合波出力光信号をバイアスするために、バイアス制御部（図示せず）からの入力電圧を受ける電極であり、例えば、被測定デバイスから入力信号を正確に反映した合波出力光信号を生成するために、合波出力光信号を校正又は補償を行うために使用される。
【００３２】
試験測定装置は、アクセサリ・デバイスを受けるアクセサリ・デバイス・インタフェースを有するオシロスコープ、ロジック・アナライザ、スペクトラム・アナライザなどとしても良い。アクセサリ・デバイスは、例えば、図４に示すアクセサリ・ヘッド４０４、コントローラ４０２及び光信号パス４０８から構成される。アクセサリ・ヘッド４０４は、例えば、被測定デバイス４０６の電気信号を測定するためのプローブである。
【００３３】
本発明で用いている用語「コントローラ」及び「プロセッサ」は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ、専用ハードウェア・コントローラなどを意図している。本発明は、別の観点から見れば、１つ以上のコンピュータ（モニタリング・モジュールを含む）などで実行される１つ以上のプログラム・モジュールのようなコンピョータで利用可能なデータやコンピョータで実行可能な命令の形で実現されてもよい。一般に、プログラム・モジュールには、複数のルーチン、複数のプログラム、複数のオブジェクト、複数のコンポーンネント、複数のデータ構造などが含まれ、これらは、コンピュータなどの装置中のプロセッサで実行されたときに、特定のタスクを実行したり、抽象データ型（abstract data type）を実現する。コンピョータで実行可能な命令は、ハード・ディスク、光ディスク、リムーバブル記録媒体、ソリッド・ステート・メモリ、ＲＡＭなどのような非一時的なコンピョータ読み出し可能なメディアに記録しても良い。当業者にとっては当然ながら、複数のプログラム・モジュールの機能は、必要に応じて、種々の実施形態において、組み合わせたり、個別に分けたりしても良い。加えて、これら機能は、その全体又はその一部が、集積回路やＦＰＧＡ（field programmable gate arrays）などによるファームウェアやハードウェアの形の等価なもので実現されても良い。特性のデータ構造は、本発明のいくつかの観点を実現するのに効率良く利用でき、こうしたデータ構造は、本願で言うコンピョータで利用可能なデータやコンピョータで実行可能な命令の範囲に含まれると考えられる。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、本発明の原理を説明し、図示してきたが、本発明は、こうした原理から離れることなく、構成や詳細を変更できることは明かであろう。
【符号の説明】
【００３５】
２００  電気光学変調装置
２０２  光導波路
２０６ａ  電極
２０６ｂ  電極
２０８  電極
２１０  ガード
２１２  結晶基板
３００  電気光学変調装置
３０６  光導波路
３０２ａ１  電極
３０２ｂ１  電極
３０４ａ１  電極
３０４ｂ１  電極
３０２ａ２  電極
３０２ｂ２  電極
３０４ａ２  電極
３０４ｂ２  電極
３０８  結晶基板
３１０  ガード
４００  試験測定装置
４０２  コントローラ
４０４  アクセサリ・ヘッド
４０６  被試験デバイス（ＤＵＴ）
４０８  光送信パス
４１０  試験測定装置の表示装置
【図１】
2015127704.tif 000003
【図２】
2015127704.tif 000004
【図３】
2015127704.tif 000005
【図４】
2015127704.tif 000006