(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光信号を、この入力光信号より低い周波数及び高い周波数の２つの光キャリアに変換して、光信号の変調を容易にするための光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部とを具える導波路型光変調器において、
前記光キャリア発生部が、１本の入力光導波路と、この入力光導波路から分岐した２本の光導波路からなる１組のπ／２位相シフト光導波路と、このπ／２位相シフト光導波路から分岐した２本の光導波路からなる２組のπ位相シフト光導波路と、前記π位相シフト光導波路を構成する２本の光導波路が結合してなる２本の光キャリア発生部出力光導波路と、前記２組のπ位相シフト光導波路の各々の組について設けられた光キャリア発生用電極とを有し、
前記変調信号印加部が、前記光キャリア発生部出力光導波路に結合された出力光導波路と、前記出力光導波路に設けられた変調信号印加用電極とを有し、
前記変調信号印加用電極と前記出力光導波路の出口との間の前記出力光導波路に結合された参照光導入用光導波路をさらに具えることを特徴とする、導波路型光変調器。
【請求項２】
入力光信号を、この入力光信号より低い周波数及び高い周波数の２つの光キャリアに変換して、光信号の変調を容易にするための光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部とを具える導波路型光変調器において、
前記光キャリア発生部が、１本の入力光導波路と、この入力光導波路から分岐した２本の光導波路からなる１組のπ／２位相シフト光導波路と、このπ／２位相シフト光導波路から分岐した２本の光導波路からなる２組のπ位相シフト光導波路と、前記π位相シフト光導波路を構成する２本の光導波路が結合してなる２本の光キャリア発生部出力光導波路と、前記２組のπ位相シフト光導波路の各々の組について設けられた光キャリア発生用電極とを有し、
前記変調信号印加部が、前記光キャリア発生部出力光導波路に結合されたマッハツェンダー型光導波路と、前記マッハツェンダー型光導波路に設けられた変調信号印加用電極と、前記マッハツェンダー型光導波路の出口に結合された出力光導波路とを有し、
前記出力光導波路に結合された参照光導入用光導波路をさらに具えることを特徴とする、導波路型光変調器。
【請求項３】
入力光信号を、この入力光信号より低い周波数及び高い周波数の２つの光キャリアに変換して、光信号の変調を容易にするための光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部とを具える導波路型光変調器において、
前記光キャリア発生部が、１本の入力光導波路と、この入力光導波路から分岐した２本の光導波路からなる１組のπ／２位相シフト光導波路と、このπ／２位相シフト光導波路から分岐した２本の光導波路からなる２組のπ位相シフト光導波路と、前記π位相シフト光導波路を構成する２本の光導波路が結合してなる２本の光キャリア発生部出力光導波路と、前記２組のπ位相シフト光導波路の各々の組について設けられた光キャリア発生用電極とを有し、
前記変調信号印加部が、前記光キャリア発生部出力光導波路に結合された出力光導波路と、前記出力光導波路に設けられた変調信号印加用電極とを有し、
前記光キャリア発生部出力用光導波路と前記変調信号印加用電極との間の前記出力光導波路に結合された参照光導入用光導波路をさらに具えることを特徴とする、導波路型光変調器。
【請求項４】
請求項１に記載の導波路型光変調器を、２台以上並列に備えることを特徴とする波長多重方式の導波路型光変調器。
【請求項５】
請求項２に記載の導波路型光変調器を、２台以上並列に備えることを特徴とする波長多重方式の導波路型光変調器。
【請求項６】
請求項３に記載の導波路型光変調器を、２台以上並列に備えることを特徴とする波長多重方式の導波路型光変調器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波帯信号などの高周波信号を伝送するサブキャリア光変調に対して好適に使用することのできる導波路型光変調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信システムなどの光伝送路に使用する導波路型光変調器は、光信号の変調を容易にすべく、主に入力光信号を、この入力光信号より低い周波数であって、かつ各々の周波数が異なる２つの光キャリアに変換する光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部との２つの構成要素のみから形成されていた。このため、このような導波路型光変調器を、ミリ波帯信号などの高周波信号を伝送するサブキャリア光変調用の導波路型光変調器として用いた場合には、以下に示すような問題が生じていた。
【０００３】
導波路型光変調器へ入射するレーザ光の周波数を図１９に示すようにω0 とすると、光キャリア発生部を通過した後に出力される光キャリアは、図２０に示すように、ω1 又はω2 の周波数を有する２つの光キャリアの合成光となる。さらに、この合成光が変調信号印加部を通過すると、ω1 及びω2 の各周波数のそれぞれに変調信号ωm が重畳される。この結果、図２１に見られるように、得られる光信号は、各周波数帯域の上側波帯及び下側波帯にサイドバンドを有する周波数ω1 又はω2 の２つの光信号の合成光となる。
【０００４】
しかしながら、上述したようなミリ波帯信号などの高周波信号を伝送すると、数十ＧＨｚの従来の変調スピードでは、ω1 とω2 との周波数間隔を十分に取ることができなかった。また、変調信号を印加すると上述のようにω1 及びω2 の各周波数帯域にサイドバンドが生じるため、ω1 及びω2 の各周波数帯は極めて接近して存在するようになる。このような場合、伝送路中の波長分散及びチャーピングなどが生じると、ω1及びω2 の各周波数における光の進行速度にずれが生じ、この結果、これらの光の周波数もω1 及びω2 からずれて干渉するようになり、ビート信号などの雑音信号が発生して伝送特性の劣化を生じていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、光伝送路中にミリ波帯信号などの高周波信号を伝送する場合において、上記波長分散などが生じた場合においても、変調した２つの周波数帯域の光の干渉を防止し、ビート信号などの雑音信号の発生を防止することが可能な導波路型光変調器を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、参照光を導入するための光導波路を設け、変調信号印加部に参照光を導入して、この参照光と光キャリア発生部で得られた２つの光キャリアとの差分を取り、一方の光キャリアを消失せしめることにより上記問題点を解決できることを見いだし、本発明をするに至った。
【０００７】
本発明の第１の態様は、入力光信号を、この入力光信号より低い周波数及び高い周波数の２つの光キャリアに変換して、光信号の変調を容易にするための光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部とを具える導波路型光変調器において、
前記光キャリア発生部が、１本の入力光導波路と、この入力光導波路から分岐した２本の光導波路からなる１組のπ／２位相シフト光導波路と、このπ／２位相シフト光導波路から分岐した２本の光導波路からなる２組のπ位相シフト光導波路と、前記π位相シフト光導波路を構成する２本の光導波路が結合してなる２本の光キャリア発生部出力光導波路と、前記２組のπ位相シフト光導波路の各々の組について設けられた光キャリア発生用電極とを有し、
前記変調信号印加部が、前記光キャリア発生部出力光導波路に結合された出力光導波路と、前記出力光導波路に設けられた変調信号印加用電極とを有し、
前記変調信号印加用電極と前記出力光導波路の出口との間の前記出力光導波路に結合された参照光導入用光導波路をさらに具えることを特徴とする、導波路型光変調器である。
【０００８】
本発明の第２の態様は、入力光信号を、この入力光信号より低い周波数及び高い周波数の２つの光キャリアに変換して、光信号の変調を容易にするための光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部とを具える導波路型光変調器において、
前記光キャリア発生部が、１本の入力光導波路と、この入力光導波路から分岐した２本の光導波路からなる１組のπ／２位相シフト光導波路と、このπ／２位相シフト光導波路から分岐した２本の光導波路からなる２組のπ位相シフト光導波路と、前記π位相シフト光導波路を構成する２本の光導波路が結合してなる２本の光キャリア発生部出力光導波路と、前記２組のπ位相シフト光導波路の各々の組について設けられた光キャリア発生用電極とを有し、
前記変調信号印加部が、前記光キャリア発生部出力光導波路に結合されたマッハツェンダー型光導波路と、前記マッハツェンダー型光導波路に設けられた変調信号印加用電極と、前記マッハツェンダー型光導波路の出口に結合された出力光導波路とを有し、
前記出力光導波路に結合された参照光導入用光導波路をさらに具えることを特徴とする、導波路型光変調器である。
【０００９】
本発明の第３の態様は、入力光信号を、この入力光信号より低い周波数及び高い周波数の２つの光キャリアに変換して、光信号の変調を容易にするための光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部とを具える導波路型光変調器において、
前記光キャリア発生部が、１本の入力光導波路と、この入力光導波路から分岐した２本の光導波路からなる１組のπ／２位相シフト光導波路と、このπ／２位相シフト光導波路から分岐した２本の光導波路からなる２組のπ位相シフト光導波路と、前記π位相シフト光導波路を構成する２本の光導波路が結合してなる２本の光キャリア発生部出力光導波路と、前記２組のπ位相シフト光導波路の各々の組について設けられた光キャリア発生用電極とを有し、
前記変調信号印加部が、前記光キャリア発生部出力光導波路に結合された出力光導波路と、前記出力光導波路に設けられた変調信号印加用電極とを有し、
前記光キャリア発生部出力用光導波路と前記変調信号印加用電極との間の前記出力光導波路に結合された参照光導入用光導波路をさらに具えることを特徴とする、導波路型光変調器である。
【００１０】
以下に本発明を実施例に即して詳細に説明する。
【００１１】
実施例１
図１は、本発明の導波路型光変調器をサブキャリア光変調器に使用した場合の一実施例を示す概略図である。
【００１２】
本実施例の導波路型光変調器は以下のようにして製造する。
基板にはＺ板ニオブ酸リチウム（LiNbO3：以下、ＬＮと略す場合がある）を使用し、この基板に対してフォトレジスト及びエッチングの技術を用いて導波路パターンを形成した後、チタン（Ti）を真空蒸着法により約８００Åに堆積させ、１０００℃で２０時間加熱することによりチタンをＬＮ基板中に拡散させ、幅１０μｍの光信号伝送用の光導波路及び参照光導入用の光導波路を形成した。
【００１３】
尚、使用する基板は、電気光学効果を有するものであれば上記ニオブ酸リチウムに限定されるものではなく、タンタル酸リチウム（LiTaO3）及びジルコン酸チタン酸鉛ランタン（PLZT）などを使用することができる。
また、光導波路を形成するチタンの基板上への堆積方法についても上記真空蒸着法の外に、スパッタ法、イオンプレーティング法、及びＣＶＤ法などを使用することができる。さらに、本実施例では光導波路をチタンから形成したが、この他、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、及びクロム（Cr）などを使用することができる。
【００１４】
次に、前記光導波路が形成された基板上に下地層としてニクロム層を形成し、真空蒸着法及び電界メッキ法により金（Au）を約２０μｍ堆積させることにより、変調用電極及び信号印加用電極を形成する。
電極材料としては、上記の金の外、銀（Ag）及び銅などを使用することもできる。
【００１５】
このようにして得られた光導波路デバイスをステンレス製のケースに固定し、入出射口に光ファイバーを接続するとともに、各電極を電気コネクタに配線することにより最終的な導波路型光変調器を得ることができる。
【００１６】
次に、図１に示すように本発明の導波路型光変調器をサブキャリア光変調器として用いた場合の光信号の伝送過程、いわゆるサブキャリア方式の光伝送について説明する。
【００１７】
図１に示す導波路型光変調器への入力光信号であるレーザ光の周波数をω0 とすると、この光は入力光導波路１０１中を伝搬し、分岐点に到達して２本のπ／２位相シフト光導波路１０２へ分岐し、さらに、各々π／２位相シフト光導波路１０２中を伝搬する。再度分岐点に到達して各々２本のπ位相シフト光導波路１０３に分岐し、それぞれπ位相シフト光導波路１０３中を伝搬する。
【００１８】
この伝搬過程において、分岐したπ位相シフト光導波路１０３の一方に、キャリア発生用電極１０７からそれぞれ周波数ωC ／２の変調信号が印加され、入力光信号は光キャリアに変換される。各々のπ位相シフト光導波路１０３中を伝搬してきた光は、その後合流して光キャリア発生部出力光導波路１０４中を伝搬し、さらに合流することにより出力光導波路１０５中を伝搬する。
【００１９】
出力光導波路１０５中を伝搬することにより、光は光キャリア発生部から変調信号印加部へと移行し、変調信号印加用電極１０８から周波数ωm の変調信号が印加され、光キャリアに変調信号が重畳される。
【００２０】
一方、参照光導入用光導波路１０６を通して外部より参照光ω1 を変調信号印加部へ導入する。参照光ω1 は光キャリアとの差分を取ることにより一方の光キャリアω1 を消失させる。また、光キャリアを消失させるためには、参照光の周波数と消失させる光キャリアの周波数が同じであることが必要である。
【００２１】
また、本発明におけるπ位相シフト光導波路及びπ／２位相シフト光導波路とは、１組の分岐した２本のπ位相シフト光導波路又はπ／２位相シフト光導波路中を光信号が分岐して伝搬する場合に、これらの分岐した光信号の位相が互いにπ又はπ／２ずれて出力される光導波路を総称したものである。
【００２２】
分岐した光信号の位相をπ又はπ／２ずらすことができれば、位相シフトさせるための手段は限定されない。本実施例においては、図１に示すように位相シフト用の電極であるπ／２位相シフト光導波路１０９、及びπ位相シフト光導波路１１０を設置することにより位相シフトを実施した。
上述した光信号の伝送過程において、入力された光信号は図２〜５に示すように変化する。
【００２３】
図２に示すようなスペクトルを有する周波数ω0 の入力光は、上述したように分岐したπ位相シフト光導波路１０３において、周波数ωC ／２の変調信号が印加されることにより、入力光のよりも低い周波数及び高い周波数であって各々の周波数が異なる２つの光キャリアに変換される。この２つの光キャリアは、それぞれπ位相シフト光導波路１０３を伝搬した後に合流して光キャリア発生部出力光導波路１０４を伝搬し、さらに合流して出力光導波路１０５中を伝搬する。
【００２４】
出力光導波路１０５中の変調信号印加用電極１０８から変調信号が印加される前の光キャリアは、図３に示すようにω1 及びω2 の２つの異なる周波数の光スペクトルを有する。
【００２５】
尚、変調信号が印加されると高次の光キャリアが多数発生するが、分岐したπ／２位相シフト光導波路１０２、及びπ位相シフト光導波路１０３中を伝搬することにより位相が互いにπ／２及びπずれるため、これらの高次の光キャリアは、分岐したπ／２位相シフト光導波路１０２、及びπ位相シフト光導波路１０３が結合する部分において互いに干渉することにより消失する。
【００２６】
図３に示す２つの光キャリアに、変調信号印加用電極１０８から変調信号ωmが印加されると、光キャリアは図４に示すように変調信号ωm が重畳されたスペクトルを示す。
【００２７】
次に、参照光導入用光導波路１０６から、消失させるべく光キャリアω1 の周波数と同じ周波数ω1 を有する参照光ω1 を導入して、この参照光ω1 と光キャリアとの差分を取る。図５に示されるキャリアが最終的な信号として出力される。
例えば、入力光ω0 として周波数１９４ＴＨｚの光信号を使用し、光キャリア発生用の変調信号ωC ／２として、周波数１００ＧＨｚのミリ波を使用する場合、周波数１９３．９ＴＨｚの光キャリアω1 と、周波数１９４．１ＴＨｚの光キャリアω2 との２つが得られることになる。
【００２８】
そして、変調信号ωm として周波数１ＧＨｚのマイクロ波を使用すると、光キャリアω1 及びω2 の両側に、変調信号ωm の周波数１ＧＨｚに相当する間隔でサイドバンドを有するスペクトルが得られる。光キャリアω1 と同じ周波数（１９３．９ＴＨｚ）の参照光を導入して、光キャリアω1 との差分を取ると、最終的には周波数ωC に相当する２００ＧＨｚのキャリアを得ることができる。
【００２９】
以上から明らかなように、本実施例においては、２つの光キャリアの一方を外部から導入した参照光との差分を取ることにより消失させるようにしたので、２つの光キャリアが周波数帯域を接近させて存在するということがない。
したがって、ミリ波帯信号のような高周波信号を伝送した場合でも、各周波数帯域の光キャリア間隔を十分に広くすることができるため、伝送路中の波長分散及びチャーピングなどに起因した光の干渉を防止することができ、この結果、良好な伝送特性を得ることができる。
【００３０】
実施例２
図６は、本発明の導波路型光変調器をサブキャリア光変調器に使用した場合の他の実施例を示す概略図である。本実施例の導波路型光変調器は、基本的には上記実施例１と同様にして製造し、各光導波路及び電極構造の形態及び大きさは同一とした。但し、本実施例では図６から明らかなように、変調信号印加部において強度変調信号を印加すべく、出力光導波路１０５に対して、さらに追加のマッハツェンダー型光導波路２１３に分岐させる構造を取っている。
【００３１】
図６における光信号の伝送過程、いわゆるサブキャリア方式の光伝送についても、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３に至るまでは実施例１と同じである。しかしながら、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３に至った後の伝送過程は、以下に示すように実施例１と異なる。
【００３２】
出力光導波路２０５を伝搬してきた光キャリアは、分岐点に到達して追加のマッハツェンダー型光導波路２１３中を伝搬する。この伝搬過程において、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３の一方に信号印加用電極２０８から変調信号ωm が重畳される。その後、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３を伝搬した光は出力光導波路２０５に合流する。合流した光は、最終的に光信号として取り出される。
【００３３】
本実施例では、上記実施例１の導波路型光変調器に対し、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３を設け、さらに追加のマッハツェンダー型光導波路２１３の一方に変調信号を印加することにより、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３全体として見た場合に強度変調信号が印加されるようにしたものである。
【００３４】
尚、実施例１の場合と同様に、変調信号が印加されると高次の光キャリアが多数発生するが、π／２位相シフト光導波路２０２及びπ位相シフト光導波路２０３を伝搬することにより、高次の光キャリアは互いにキャンセルして消失する。
【００３５】
本実施例における上記の光信号の伝送過程における入力された光信号の変化は実施例１の図２〜５と同様になる。
すなわち、図６から明らかなように、出力光導波路２０５に対して追加のマッハツェンダー型光導波路２１３を設け、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３の一方を通る光キャリアにのみ変調信号ωm を印加し、追加のマッハツェンダー型光導波路２１３全体として見た場合、ω1 及びω2 の光キャリアに周波数ωm の強度変調信号が重畳されるようにしたものである。
【００３６】
しかしながら、この強度変調された光信号を光周波数でスペクトル分解すると、実施例１と同様に、キャリアω1 及びω2 の上側波帯及び下側波帯に周波数間隔ωC のサイドバンドを伴った変調信号が得られ、キャリアω1と参照光との差分によりキャリアω1は消失される。
【００３７】
したがって、実施例１同様に、ミリ波帯信号のような高周波信号を伝送した場合でも、各周波数帯域のキャリア間隔を十分に広くすることができる。このため、光信号の干渉を防止することができ、ビート信号などの雑音信号の発生を防止して良好な伝送特性を得ることができる。
【００３８】
さらに、実施例１で示される位相変調信号のみでなく、このような強度変調信号を印加しても、図５に示すように同一のキャリアを得ることができるため、変調信号としてＦＭ変調信号のみならずＡＭ変調信号をも使用することができる。したがって、本発明は、本発明の導波路型光変調器を使用するユーザー側の自由度が増すという利点をも有している。
【００３９】
尚、本実施例では図６から明らかなように、変調信号印加部において追加のマッハツェンダー型光導波路２１３を設けることにより強度変調信号を印加しているが、このように追加の出力光導波路を設けることなく、図１と同じ態様において外部から直接強度変調信号を導入することもできる。
【００４０】
実施例３
図７は、本発明の導波路型光変調器をサブキャリア光変調器に使用した場合のさらなる他の実施例を示す概略図である。本実施例の導波路型光変調器は、基本的には実施例１と同様にして製造し、各光導波路及び電極構造の形態及び大きさは同一とした。但し、図７から明らかなように、本実施例では実施例１と異なり、変調信号印加用電極３０８から変調信号を印加する以前に参照光を導入するようにした。
【００４１】
図７における光信号の伝送過程、いわゆるサブキャリア方式の光伝送については実施例１と基本的には同一であるが、周波数ω1 の一方の光キャリアを参照光との差分を取ることにより消失させた後、変調信号印加用電極３０８変調信号を印加している点で異なる。
したがって、本実施例の光信号の伝送過程における光信号の変化は以下に示すようになる。
【００４２】
入力光信号の周波数を図８に示すように実施例１と同じω0 とすると、光キャリア発生部３１１を伝搬して、参照光導入用光導波路３０６が出力光導波路３０５に結合している部分に到達した直後は、光キャリアは実施例１の場合と同様に図９に示すように周波数ω1 及びω2 の２つの光スペクトルから構成される。
【００４３】
参照光導入用光導波路３０６と出力光導波路３０５とが結合している部分において、光キャリアと参照光との差分が取られることにより光キャリアω1 が消失し、変調信号印加用電極３０８に至る以前のキャリアのスペクトルは図１０に示すようになる。
【００４４】
次に、図１０に示すようなキャリアに対して、変調信号印加用電極３０８から変調信号が印加され、残存する一方の光キャリアにのみ変調信号が重畳される。これにより最終的な出力信号は、図１１に示すようなスペクトルを呈する。
【００４５】
以上から明らかなように、本実施例においても、実施例１と同様に２つの光キャリアが周波数帯域を接近させて存在するということがない。
したがって、ミリ波帯信号のような高周波信号を伝送した場合でも、各周波数帯域の光キャリア間隔を十分に広くすることができるため、伝送路中の波長分散及びチャーピングなどに起因した光の干渉を防止することができ、この結果、良好な伝送特性を得ることができる。
【００４６】
また、実施例１〜３から明らかなように、変調信号印加後に参照光を導入するのみならず、変調信号印加前に参照光を導入しても、光キャリアの一方を完全に消失させることができる。
但し、光キャリア発生部に参照光を導入すると高次の光キャリアが残存し、入力信号を２つの光キャリアに変換することが困難になるため、参照光は変調信号印加部に導入することが必要である。
【００４７】
以上、実施例１〜実施例３においては、本発明の導波路型光変調器に対し入力光として単一光を使用した場合について説明したが、入力光として波長の異なる複数の光を使用した、いわゆる波長多重方式においても、本発明の導波路型光変調器を使用することができる。
以下、実施例４及び５において本発明の導波路型光変調器を波長多重方式に使用した場合の例を示す。
【００４８】
実施例４
図１２は、本発明の導波路型光変調器を波長多重方式のサブキャリア光変調器に使用した場合の一実施例を示す概略図である。
本実施例では、実施例１と同じ導波路型光変調器を２台並列状態において使用し、入力光は周波数ω10及びω20レーザ光を使用した。
各導波路型光変調器内の光信号の伝送過程は、実施例１において説明した伝送過程と同じである。
【００４９】
また、この伝送過程における入力光の変化も基本的には実施例１の場合と同じであり、図１３に示すような周波数ω10及びω20の入力光は、光キャリア発生部４１１を通過して変調信号印加用電極４０８に至る前においては、図１４に示すように、それぞれキャリア発生用変調電極４０７から印加される変調信号の周波数に応じて、キャリア間隔ωC 及びωC ’を有する周波数ω11及びω12、並びにω21及びω22の２つの光キャリアに変換される。
ここで、ωC ’及びωC の値は、例えば、チャンネル同士が干渉しない最小の帯域幅が１ＧＨｚの場合、（ωC ’−ωC ）の大きさが１ＧＨｚ以上となるように選択する。
続いて、これら２つの光キャリアに変調信号印加用電極４０８より、変調信号が印加されると光キャリアは図１５に示すようなスペクトルとなる。
【００５０】
次に、参照光導入用光導波路４０６より参照光を導入して光キャリアω11及びω12を消失させることにより、各導波路型光変調器の出力として得られるキャリアは図１６に示されるようになる。
【００５１】
図１２の上側の導波路型光変調器をチャンネル１、下側の導波路型光変調器をチャンネル２とすると、これらを合成して最終的に得られる光信号は、図１７R>７に示すような状態を呈する。
したがって、実施例１と同様に、ミリ波帯信号のような高周波信号を伝送した場合でも、各周波数帯域のキャリア間隔を十分に広くすることができ、この結果、光信号の干渉を防止することができ、ビート信号などの雑音信号の発生を防止して良好な伝送特性を得ることができる。
【００５２】
また、本実施例では、２波長のみの多重化について説明したが、３波長以上を使用してさらなる多重化を図る場合であっても、波長の数に応じて本発明の導波路型光変調器を設けることにより容易に達成することができる。
例えば、１ＧＨｚの帯域幅が必要な波長多重伝送の場合、従来のように、変調信号として周波数１０ＧＨｚ程度のマイクロ波を用いた場合は、数チャンネルしか確保することができなかった。
【００５３】
これに対し、実施例１において述べたように、本発明の導波路型光変調器を用い、さらに、入力光としてＴＨｚ帯域の光信号を使用し、かつ光キャリア発生用の変調信号として、数百ＧＨｚのミリ波を使用した場合は、この数百ＧＨｚの周波数帯域を使用することができるため、数十チャンネルを確保することがきる。
【００５４】
実施例５
図１８は、本発明の導波路型光変調器を波長多重方式のサブキャリア光変調器に使用した場合の他の実施例を示す概略図である。
本実施例では、実施例２と同じ導波路型光変調器を２台並列状態において使用し、入力光として実施例４と同様に周波数ω10及びω20のレーザ光を使用した。各導波路型光変調器内の光信号の伝送過程は、実施例２において説明した伝送過程と同じである。
各導波路型光変調器内の伝送過程における入力光の変化も、実施例２あるいは実施例３の場合と同じである。
【００５５】
また、実施例２において説明したように、出力光導波路５０５を追加のマッハツェンダー型光導波路５１３に分岐して、強度変調信号を印加するようにした場合でも、出力光導波路５０５においては実施例３の場合と同様に、図１６に示されるように周波数ωC 及びωC ’の上側波帯及び下側波帯に、間隔ωm のサイドバンドが形成されたスペクトルを呈する。
【００５６】
したがって、本実施例においても、図１８における上側の導波路型光変調器をチャンネル１、下側の導波路型光変調器をチャンネル２とすると、これらを合成して最終的に得られる信号は、図１７に示すようなスペクトルを呈し、実施例４の場合と同様な効果を奏する。
【００５７】
本実施例についても、実施例４において記載したように、波長の数に応じて本発明の導波路型光変調器を設けることにより、３波長以上の多重化についても容易に達成することができる。さらに、強度変調信号の印加についても、実施例２と同様に変調信号印加部において外部から直接変調信号を印加することもできる。
【００５８】
以上実施例４及び５では、変調信号印加用電極４０８の後で参照光導入用光導波路４０６と出力光導波路４０５とを結合させ、変調信号印加後に参照光を導入することにより光キャリアの一方を消失させているが、実施例３と同様に、変調信号印加用電極４０８の前で参照光導入用光導波路４０６と出力光導波路４０５とを結合させ、変調信号印加前に参照光を導入して一方の光キャリアを消失させることもできる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、入力光信号を、この入力光信号より低い周波数及び高い周波数であって、かつ各々の周波数が異なる２つの光キャリアに変換して、光信号の変調を容易にするための光キャリア発生部と、前記光キャリアに変調信号を印加する変調信号印加部とを具える導波路型光変調器において、差分により前記光キャリアに一方を消失させるための参照光を前記変調信号印加部に導入するための光導波路を、光信号を伝送するための光導波路に対し別途設けるようにしたので、消失されずに残存している一方の光キャリアのみに変調信号を重畳することができる。
【００６０】
このため、各光キャリアの周波数帯域毎にサイドバンドが生じるという現象を回避することが可能となり、ミリ波帯信号のような高周波信号を伝送した場合でも、光キャリアの周波数間隔を十分に取ることができ、伝送路中の波長分散及びチャーピングなどが生じた場合であっても、ビート信号などの雑音信号を発生させることなく、良好な伝送特性を得ることができる。
【００６１】
また、本発明の導波路型光変調器は、このようなＴＨｚ帯域の光を使用することができ、かつ光キャリア発生用の変調信号の周波数を適宜に選択することにより、数チャンネル程度しか確保することができなかった従来の波長多重方式とは異なり、数十チャンネル以上を確保することができる。
さらに、本発明の導波路型光変調器の光キャリア発生部をいわゆるＳＳＢ変調器構造とすることにより、特に、高周波数の光信号を効率良く変調することができる。
【００６２】
変調信号として、位相変調信号及び強度変調信号のどちらを印加した場合においても、正確な光信号の変調が可能であるため、変調信号としてＦＭ変調信号及びＡＭ変調信号の双方を使用することができる。この結果、本発明の導波路型光変調器は、本発明の導波路型光変調器を使用するユーザー側の自由度が増加するという利点をも併せ有している。
また、使用する波長の数に応じて各波長毎に本発明の導波路型光変調器を設置することにより、波長多重方式においても上記効果を得ることができ、極めて広い範囲の光通信システムに応用できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の導波路型光変調器をサブキャリア光変調器に使用した場合の一実施例を示す概略図である。
【図２】  実施例１及び２における入力光のスペクトルを表す図である。
【図３】  実施例１及び２における変調信号が印加される前の光キャリアのスペクトルを表す図である。
【図４】  実施例１及び２における変調信号が印加された後の光キャリアのスペクトルを表す図である。
【図５】  実施例１及び２における参照光により光キャリアの一方が消失した後のスペクトルを表す図である。
【図６】  本発明の導波路型光変調器をサブキャリア光変調器に使用した場合の他の実施例を示す概略図である。
【図７】  本発明の導波路型光変調器をサブキャリア光変調器に使用した場合のさらなる他の実施例を示す概略図である。
【図８】  実施例３における入力光のスペクトルを表す図である。
【図９】  実施例３における変調信号が印加される前の光キャリアのスペクトルを表す図である。
【図１０】  実施例３における参照光により光キャリアの一方が消失した後のスペクトルを表す図である。
【図１１】  実施例３における変調信号が印加された後のキャリアのスペクトルを表す図である。
【図１２】  本発明の導波路型光変調器を波長多重方式のサブキャリア光変調器に使用した場合の一実施例を示す概略図である。
【図１３】  実施例４及び５における入力光のスペクトルを表す図である。
【図１４】  実施例４及び５における変調信号が印加される前の光キャリアのスペクトルを表す図である。
【図１５】  実施例４及び５における変調信号が印加された後の光キャリアのスペクトルを表す図である。
【図１６】  実施例４及び５における参照光により光キャリアの一方が消失した後のスペクトルを表す図である。
【図１７】  実施例４及び５における波長多重方式の合成キャリアのスペクトルを表す図である。
【図１８】  本発明の導波路型光変調器を波長多重方式のサブキャリア光変調器に使用した場合の他の実施例を示す概略図である。
【図１９】  従来例における入力光のスペクトルを表す図である。
【図２０】  従来例における光キャリアのスペクトルを表す図である。
【図２１】  従来例における出力された光信号のスペクトルを表す図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 入力光導波路
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２ π／２位相シフト光導波路
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ π位相シフト光導波路
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４ 光キャリア発生部出力光導波路
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５ 出力光導波路
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６ 参照光導入用光導波路
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７ 光キャリア発生用電極
１０８、２０８、３０８、４０８、５０８ 変調信号印加用電極
１０９、２０９、３０９、４０９、５０９ π／２位相シフト用電極
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ π位相シフト用電極
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 光キャリア発生部
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２ 変調信号印加部
２１３、５１３ 追加のマッハツェンダー型光導波路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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