光调制器 |
|||||||
| 申请号 | CN201310038784.2 | 申请日 | 2013-01-31 | 公开(公告)号 | CN103226251A | 公开(公告)日 | 2013-07-31 |
| 申请人 | 住友大阪水泥股份有限公司; 独立行政法人情报通信研究机构; | 发明人 | 细川洋一; 日隈薰; 川西哲也; 菅野敦史; | ||||
| 摘要 | 一种光 调制器 ，容易实现光强度比调整。光调制器具有光调制部，光调制部具有 马 赫-曾德尔型光 波导 和调制在马赫-曾德尔型光波导中传送的光波的调制 电极 ，如下形成整体光波导：将光调制部在同一 基板 上以并联状态配置多个，分支一个输入波导以连接到各光调制部的马赫-曾德尔型光波导，并且将来自马赫-曾德尔型光波导的输出合波，以一个输出波导输出，其中，向各光调制部的调制电极施加相同强度的调制 信号 ，对至少一部分光调制部设定包括光调制部的调制电极在内的机械构造，以使由该光调制部的调制信号调制的光输出的振幅值相对于由其他光调制部通过调制信号调制的光输出的振幅值最大的最大振幅值成为1/2n。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光调制器，具有光调制部，该光调制部具有马赫-曾德尔型光波导、和调制在该马赫-曾德尔型光波导中传送的光波的调制电极，如下形成整体的光波导：将该光调制部在同一基板上以并联状态配置多个，分支一个输入波导以连接到各光调制部的马赫-曾德尔型光波导，并且将来自该马赫-曾德尔型光波导的输出合波，以一个输出波导输出，该光调制器的特征在于， |
||||||
| 说明书全文 | 光调制器技术领域[0001] 本发明涉及一种光调制器，尤其涉及一种可通过2n值（n为自然数）的正交相位振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）方式（包括利用了偏振波合成等的复合方式）而运行的光调制器。 背景技术[0003] 如专利文献1或2所示，在将正交相移键控（Quadrature Phase-Shift Keying，QPSK）构造配置成嵌套型的构成的调制器中，产生施加了适当的光强度比、且适当的相位调整的二进制相移键控（Binary Phase-Shift Keying，BPSK）信号，通过使其合波，可产生幅移键控（Amplitude-Shift Keying，ASK）信号、QAM信号。 [0004] 例如，在图10的构造中，来自含有马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）型光波导MZ1的光调制部和含有马赫-曾德尔型光波导MZ2的光调制部的光输出振幅比为2：1、相位差为0或π时，可产生四阶的ASK信号。并且，在图11的构造中，来自MZ1和MZ2的光输出振幅比为1：1、相位差为±π/2时，可产生QPSK信号。 [0005] 具体而言，通过对图1所示的QPSK构造的一个波导设置光强度调整部，使各自的QPSK信号的输出振幅比为2：1。并且，各自的QPSK构造中的来自各自的马赫-曾德尔型光波导（MZ光波导）的输出光的相位差为±π/2，来自各自的QPSK构造的输出光的相位差为0或π。图1中的X－Y座标中显示的点，是表示通过来自各马赫-曾德尔型光波导或光波导的合波部的输出光所获得的信号状态的示意图。 [0006] 为产生16QAM信号，如图1所示，MZ光波导至少需要四个，并且需要使它们的输出合波，因此仅基本构造就会使元件本身变大。 [0007] 并且，需要使来自各MZ光波导的光输出振幅比一定，因此光强度调整机构是必须的。作为光强度调整机构，使用衰减器、用于强度调制的MZ光波导等追加元件，但它们均是使整体元件增大的一个因素。 [0008] 作为光强度调整机构之一，可考虑使分支光波导部分的分支比为非对称的方法，但存在易于受到制造偏差等的影响的缺点。并且，也可考虑在外部电路中调整输入RF信号（调制信号）的振幅比，从而调整光强度的方法。这种情况下，用于RF信号控制的调整点增加。 [0009] 另一方面，在现有例的BPSK信号的偏压调整等中，如专利文献3和图5所示，偏压点是调制曲线的底部，使输入振幅为2Vπ（Vπ是调制曲线的半波长电压），对于信号输入，重叠频率f的低频抖动信号而进行输入。在偏压调整时，对于光输出，将频率2f成分变得最大的点设定为偏压点。并且，检波使用光输出的分支光，通过带通滤波器按照各频率进行分离，用受光元件（PD）等光检测元件对它们进行检波。 [0010] 因存在多个由一个MZ型光波导构成的光调制部，所以对于施加到各光调制部的抖动信号的选择，存在以下两种： [0011] （1）以分时方式对各自的光调制部施加相同频率的抖动信号。 [0012] （2）同时向各自的光调制部施加不同频率的抖动信号。 [0013] 在上述（1）中，使用的频率较少即可，因此可使检波频带较窄。但因逐个调整光调制部的偏压，所以在此期间其他光调制部的偏压点会偏移（drifted），对偏压偏移的耐性变差。 [0014] 在上述（2）中，可同时调整多个光调制部，因此对偏压偏移的耐性变强。但需要检波多个频率。对于QAM控制，考虑到对偏移的应对较为重要，因此一般情况下优选时间浪费较少的上述（2）的方法。 [0015] 但是，在上述（2）中，产生抖动信号频率的选择问题。即，在选择施加到各光调制部的抖动信号的频率不同的频率时，必须使各频率不互相为两倍地进行选择。例如，如果在某一个光调制部中使用的抖动信号频率是f，那么在其他光调制部中，需要选择2f或者f/2频率以外的频率。因存在该频率限制，所以在要控制的光调制部的个数较多的QAM中，难以进行抖动信号的频率选择。 [0016] 并且，作为上述抖动信号频率选择问题的解决方法之一，如图6或图7所示，可考虑安装多个用于偏压调整的光检测元件（PD）的方法。图6中，在将具有MZ型光波导的两个光调制部并联的各BPSK机构中配置受光元件（PD）。图7的构成是，在具有一个MZ型光波导的各光调制部上安装一个受光元件（PD）。尤其是在图7所示的构造中，对于多个光调制部的偏压控制，可使用相同频率的抖动信号。但是，需要用于安装受光元件（PD）的空间，并且各受光元件分散配置，因此用于处理光检测元件的电流输出的电布线变得复杂。 [0017] 现有技术文献 [0018] 专利文献 [0019] 专利文献1：日本特开2009－94988号公报 [0020] 专利文献2：日本特开2009－244682号公报 [0021] 专利文献3：日本特许第3723358号公报 发明内容[0022] 本发明要解决的问题是，提供一种光调制器，其可解决上述问题，即使是具有多个n设有MZ型光波导的光调制部的、可通过2 阶（n是自然数）的QAM方式运行的光调制器，也可容易地实现光强度比调整。并且，提供一种在各光调制部的偏压控制中、可抑制施加到光调制部的抖动信号的频率的种类的光调制器。 [0023] 为解决上述问题，技术方案1涉及的发明是一种光调制器，具有光调制部，该光调制部具有马赫-曾德尔型光波导、和调制在该马赫-曾德尔型光波导中传送的光波的调制电极，如下形成整体的光波导：将该光调制部在同一基板上以并联状态配置多个，分支一个输入波导以连接到各光调制部的马赫-曾德尔型光波导，并且将来自该马赫-曾德尔型光波导的输出合波，以一个输出波导输出，该光调制器的特征在于，向各光调制部的调制电极施加相同强度的调制信号，对至少一部分光调制部设定包括该光调制部的调制电极在内的机械构造，以使由该光调制部的该调制信号调制的光输出的振幅值相对于由其他光调制部n通过该调制信号调制的光输出的振幅值最大的最大振幅值成为1/2（n是自然数）。 [0024] 技术方案2涉及的发明的特征是，在技术方案1所述的光调制器中，该光调制部的-1 1-n机械构造设定为，调制电极的长度和其他光调制部的长度相比为{cos （1－2 ）}/π（n是自然数）。 [0025] 技术方案3涉及的发明的特征是，在技术方案1所述的光调制器中，对于该光调制部的机械构造，按照各光调制部调整形成光波导的脊峰的深度、构成调制电极的信号电极的宽度、信号电极和接地电极的间隔、调制电极和光波导的位置关系、光波导的宽度、极化反转构造、基板厚度、或者基板下的介电常数中的任意一个。 [0026] 技术方案4涉及的发明的特征是，在技术方案1至3中的任意一项所述的光调制器中，将四个光调制部并联配置并形成嵌套型QAM构造，将两个QPSK构造并联，该QPSK构造如下构成：将两个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌套状，对来自各马赫-曾德尔型光波导的光输出赋予相位差±π/2并合波，其中，第1QPSK构造内的各光调制部和第2QPSK构造内的各光调制部中的半波长电压的比为1：2，第1QPSK构造和第2QPSK构造中的光输出的振幅比为2：1，将来自两个QPSK构造的光输出以相位差0或π合波，产生16QAM光信号。 [0027] 技术方案5涉及的发明的特征是，在技术方案1至3中的任意一项所述的光调制器中，将四个光调制部并联配置并形成嵌套型QAM构造，将两个ASK构造并联，该ASK构造如下构成：将半波长电压的比为1：2的两个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌套状，来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出的振幅比为2：1，对来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出以相位差0或π合波，其中，对来自两个ASK构造的光输出以相位差±π/2合波，产生16QAM光信号。 [0028] 技术方案6涉及的发明的特征是，在技术方案1至3中的任意一项所述的光调制器中，将四个光调制部并联配置并形成嵌套型QAM构造，并联两个如下形成的构造：将半波长电压的比为1：2的两个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌套状，来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出的振幅比为2：1，对来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出以相位差±π/2合波，其中，对来自两个构造的光输出以相位差±π/2合波，产生16QAM光信号。 [0029] 技术方案7涉及的发明的特征是，在技术方案1至6中的任意一项所述的光调制器中，在上述机械构造不同的光调制部内，对两个光调制部输入相同频率f的抖动信号，控制各自的驱动偏压，并且该两个光调制部的半波长电压的比为1：2，上述比的前者的光调制部根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率2f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，上述比的后者的光调制部根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率f的成分，控制该光调制部的驱动偏压。 [0030] 技术方案8涉及的发明的特征是，在技术方案1至3中的任意一项所述的光调制－1 1－0 -1器中，设为光调制部各自的半波长电压的比为[π/{cos （1－2 ）}]：[π/{cos（1－ 1－1 －1 1－n 0 2 ）}]：…：[π/{cos （1－2 ）}]（n为自然数）、各自的光输出的振幅比为1/2 ： 1 n 1/2 ：…：1/2，且具有相同半波长电压的光调制部两两一组并联配置2（n+1）个的构造，产生通过来自具有相同半波长电压的光调制部的光输出的相位差以±π/2合波、来自具有n+1 不同半波长电压的光调制部的光输出的相位差以π/2×m合波而构成的4 QAM光信号，其中，n是自然数，m是整数。 [0031] 技术方案9涉及的发明的特征是，在技术方案1至3、及8中的任意一项所述的光调制器中，在上述机械构造不同的光调制部内，对两个光调制部输入相同频率f的抖动信号，控制各自的驱动偏压，并且该两个光调制部的半波长电压的比是1：x（x≥1），上述比的前者的光调制部中，至该光调制部的输入信号的振幅是半波长电压的两倍，根据来自该光调制部的光输出或放射光中含有的频率2f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，上述比的后者的光调制部根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率f的成分，控制该光调制部的驱动偏压。 [0032] 根据技术方案1涉及的发明，光调制器具有光调制部，该光调制部具有马赫-曾德尔型光波导、和调制在该马赫-曾德尔型光波导中传送的光波的调制电极，如下形成整体的光波导：将该光调制部在同一基板上以并联状态配置多个，分支一个输入波导以连接到各光调制部的马赫-曾德尔型光波导，并且将来自该马赫-曾德尔型光波导的输出合波，以一个输出波导输出，其中，向各光调制部的调制电极施加相同强度的调制信号，对至少一部分光调制部设定包括该光调制部的调制电极在内的机械构造，以使由该光调制部的该调制信号调制的光输出的振幅值相对于由其他光调制部通过该调制信号调制的光输出的振幅n值最大的最大振幅值成为1/2（n是自然数），因此，可容易地进行光调制器内的光强度比调整。尤其是，无需现有技术中的对衰减器这样的光强度调整机构、分支光波导部分的分支比的调整，或者在外部电路中对调制信号的振幅比的调整。因此，没有追加新的构成部件，从而可实现元件的小型化、集成化，且不易受制造偏差的影响，可期待稳定的成品率。并且，输入到光调制器的RF信号振幅恒定即可，无需与输入信号相关的调整点。 [0033] 根据技术方案2涉及的发明，光调制部的机械构造设定为，调制电极的长度和其-1 1-n他光调制部的长度相比为{cos （1－2 ）}/π（n是自然数），因此，仅调整制造时的调制电极的形状就可容易地进行光强度比的调整。 [0034] 根据技术方案3涉及的发明，对于光调制部的机械构造，按照各光调制部调整形成光波导的脊峰的深度、构成调制电极的信号电极的宽度、信号电极和接地电极的间隔、调制电极和光波导的位置关系、光波导的宽度、极化反转构造、基板厚度、或者基板下的介电常数中的任意一个，因此，仅调整制造光调制器时的光波导、或调制电极的形状及配置，就可容易地进行强度比的调整。 [0035] 根据技术方案4涉及的发明，将四个光调制部并联配置并形成嵌套型QAM构造，将两个QPSK构造并联，该QPSK构造如下构成：将两个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌套状，对来自各马赫-曾德尔型光波导的光输出赋予相位差±π/2并合波，其中，第1QPSK构造内的各光调制部和第2QPSK构造内的各光调制部中的半波长电压的比为1：2，第1QPSK构造和第2QPSK构造中的光输出的振幅比为2：1，将来自两个QPSK构造的光输出以相位差0或π合波，产生16QAM光信号，因此，可提供一种可容易地进行光调制器内的光强度比调整的光调整器，尤其可提供一种16QAM调制器。 [0036] 根据技术方案5涉及的发明，将四个光调制部并联配置并形成嵌套型QAM构造，将两个ASK构造并联，该ASK构造如下构成：将半波长电压的比为1：2的两个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌套状，来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出的振幅比为2：1，对来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出以相位差0或π合波，其中，对来自两个ASK构造的光输出以相位差±π/2合波，产生16QAM光信号，因此，可提供一种可容易地进行光调制器内的光强度比调整的光调整器，尤其可提供一种16QAM调制器。 [0037] 根据技术方案6涉及的发明，将四个光调制部并联配置并形成嵌套型QAM构造，并联两个如下形成的构造：将半波长电压的比为1：2的两个马赫-曾德尔型光波导配置成嵌套状，来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出的振幅比为2：1，对来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出以相位差±π/2合波，其中，对来自两个构造的光输出以相位差±π/2合波，产生16QAM光信号，由此可提供如上构成的光调制器，尤其可提供16QAM调制器。 [0038] 根据技术方案7涉及的发明，在上述机械构造不同的光调制部内，对两个光调制部输入相同频率f的抖动信号，控制各自的驱动偏压，并且该两个光调制部的半波长电压的比为1：2，上述比的前者的光调制部根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率2f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，上述比的后者的光调制部根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，因此，至少可通过光调制部的个数的一半以下的频率f的种类，同时进行所有光调制部的偏压控制。 [0039] 根据技术方案8涉及的发明，设为光调制部各自的半波长电压的比为[π/{cos-11-0 -1 1-1 -1 1-n （1－2 ）}]：[π/{cos （1－2 ）}]：…：[π/{cos （1－2 ）}]（n为自然数）、各自 0 1 n 的光输出的振幅比为1/2 ：1/2 ：…：1/2，且具有相同半波长电压的光调制部两两一组并联配置2（n+1）个的构造，产生通过来自具有相同半波长电压的光调制部的光输出的相位差以±π/2合波、来自具有不同半波长电压的光调制部的光输出的相位差以π/2×m（mn+1 是整数）合波而构成的4 QAM光信号，因此，可提供一种可容易地进行光调制器内的光强度n+1 比调整的光调整器，尤其可提供4 QAM调制器。 [0040] 根据技术方案9涉及的发明，在机械构造不同的光调制部内，对两个光调制部输入相同频率f的抖动信号，控制各自的驱动偏压，并且该两个光调制部的半波长电压的比是1：x（x≥1），上述比的前者的光调制部中，至该光调制部的输入信号的振幅是半波长电压的两倍，根据来自该光调制部的光输出或放射光中含有的频率2f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，上述比的后者的光调制部根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，因此，可通过比光调制部的个数少的频率f的种类，同时进行所有光调制部的偏压控制。附图说明 [0041] 图1是表示现有的16QAM用的光调制器的概要的图。 [0042] 图2是表示本发明的光调制器的概要的图，尤其是说明使用了两个QPSK构造的例子的图。 [0043] 图3是表示本发明的光调制器的概要的图，尤其是说明使用了两个ASK构造的例子的图。 [0044] 图4是表示本发明的光调制器的图，是说明配置有追加元件的例子的图。 [0045] 图5是说明与光调制器的偏压控制相关的现有例的图。 [0046] 图6是说明配置和来自各QPSK构造的输出对应的受光元件的例子的图。 [0047] 图7是说明配置和来自所有MZ型光波导的输出对应的受光元件的例子的图。 [0048] 图8是说明在本发明的光调制器中配置有一个受光元件的例子的图。 [0049] 图9是说明本发明的光调制器中的偏压控制方法的图。 [0050] 图10是说明产生四阶ASK信号的光调制部的图。 [0051] 图11是说明产生QPSK信号的光调制部的图。 [0052] 图12是说明产生其他16QAM光信号的光调制器的图。 具体实施方式[0053] 以下详细说明本发明的光调制器。 [0054] 如图2所示，本发明的光调制器具有光调制部，该光调制部具有马赫-曾德尔型光波导（MZ1至MZ4）、和调制在该马赫-曾德尔型光波导中传送的光波的调制电极（E1至E4），如下形成整体光波导：将该光调制部在同一基板上以并联状态配置多个，分支一个输入波导以连接到各光调制部的马赫-曾德尔型光波导，并且将来自该马赫-曾德尔型光波导的输出合波，以一个输出波导输出，该光调制器的特征是，向各光调制部的调制电极施加相同强度的调制信号，对至少一部分光调制部设定包括该光调制部的调制电极在内的机械构造，以使由该光调制部的该调制信号调制的光输出的振幅值相对于由其他光调制部通过n该调制信号调制的光输出的振幅值最大的最大振幅值成为1/2（n为自然数）。 [0055] 在本发明的光调制器中，“光调制部”是指，将一个马赫-曾德尔型光波导（例如MZ1至MZ4中的任意一个）、和调制在该马赫-曾德尔型光波导中传送的光波的调制电极（E1至E4中的任意一个）组合来实现调制功能的最小单元。在图2中，仅示意调制电极的信号电极的作用部（电极所形成的电场对在光波导中传送的光波产生调制作用的电极部分）的长度，但实际上，调制电极由信号电极和接地电极构成，还存在将调制信号导入或导出作用部的信号线。 [0057] 光波导可通过在基板上形成脊峰的方法、调整基板的一部分的折射率的方法、或结合两者的方法来形成。在脊峰型波导中，为了留下作为光波导的基板部分，将其他部分机械切削，或通过实施蚀刻而化学性去除。并且，也可在光波导的两侧形成槽。在调整折射率的方法中，其构成是，通过使用Ti等的热扩散法、质子交换法等，使与光波导对应的基板表面的一部分的折射率大于基板自身的折射率。 [0058] 调制电极由信号电极（E1至E4，仅表示一部分）和接地电极（未图示）等构成。调制电极可通过Ti和Au的电极图案的形成、及镀金属方法等形成。并且，各电极根据需要与基板之间介入配置SiO2膜等缓冲层。缓冲层具有防止在光波导中传送的光波被调制电极吸收或散射的效果。并且，作为缓冲层的构成，根据需要，可组装用于缓和薄板的热释电效应的Si膜等。 [0059] 本发明的光调制器的特征是，对从具有MZ型光波导、及调制在该MZ型光波导中传送的光波的调制电极的光调制部输出的输出光的光强度，通过以下方法进行调整： [0060] （1）对各光调制部的调制电极施加相同强度的调制信号； [0061] （2）调制包括该光调制部的调制电极在内的机械构造。 [0062] 并且，使光强度如下构成：由该光调制部的该调制信号调制的光输出的振幅值相n对于由其他光调制部通过调制信号调制的光输出的振幅值最大的最大振幅值成为1/2（nn 为自然数），从而可提供16QAM信号等、2 阶QAM（n为自然数）等多阶调制方式的光调制器。 [0063] 作为光调制部的机械构造的调整方法之一，调制电极的长度（调制电极或信号电-1 1-n极的作用部的长度）和其他光调制部的调制电极的长度相比，设定为{cos （1－2 ）}/π（n是自然数）。即，通过仅调整制造时的调制电极的形状（长度），可容易地进行光强度比的调整。 [0064] 在此说明进行光强度调整时的光振幅和Vπ的关系。 [0066] （数学式1） [0067] [0068] 上式表示偏压点和null点（零点，调制曲线的底部）对齐时的光波形。在该偏压点下运行时，若Vpp低于2Vπ，则可获得BPSK信号。该信号的光振幅P如下。 [0069] （数学式2） [0070] [0071] 上式是光振幅和Vπ的关系，可知能够以Vπ为参数来设定光振幅。尤其是，当Vπ＝0.5Vpp时的光振幅为1时，若想获得0.5的光振幅则设定Vπ＝Vpp，若想获得0.25的光振幅则设定Vπ＝1.5Vpp即可。即，电极长度和Vπ的关系是反比关系，因此在上述构成中，在希望将光振幅比设定为2：1的地方，使电极长度的比为2：1即可。 [0072] 作为光调制部的机械构造的其他调整方法，可按照各光调制部调整形成光波导的脊峰的深度、构成调制电极的信号电极的宽度、信号电极和接地电极的间隔、或调制电极和光波导的位置关系中的任意一个。根据该调整方法，仅通过调整制造光调制器时的光波导、调制电极的形状及配置，就可容易地进行强度比的调整。 [0073] 当调整从光调制部输出的光强度时，调整各MZ型光波导中的Vπ（折射率变化量）即可。调制电极中的作用部的长度在各光调制部中相同时，通过调整施加到作用部的光波导的电场效率，可按照各光调制部调整光强度。 [0074] 作为改变施加到光波导的电场效率的要素，在光波导的单侧或两侧形成脊峰时，通过改变该脊峰的深度，可改变施加到光波导的电场强度。并且，通过调整构成调制电极的信号电极（Hot电极）的宽度、信号电极和接地电极的间隔（Gap）、或者调制电极和光波导的位置关系（使两者离开或接近的调整），也可改变施加到光波导的电场强度。进一步，通过调整光波导的宽度，可改变光和电场强度的重叠方法。 [0075] 并且，在使用铌酸锂的Z－cut型基板时，通过在MZ型光波导的一个分支波导的一部分中导入极化反转构造，也可调整Vπ。进一步，在使MZ型光波导部分的基板（例如铌酸锂等基板）较薄时（基板整体或仅光波导附近较薄时），因该基板的厚度、基板下的状态（保持加工的空气层、从基板一侧制造电介质膜、加工后填充的粘合剂）不同，介电常数不同，结果即使是相同的电场强度，Vπ也不同。 [0076] 因此，通过调整光调制部的机械构成，可容易地进行光调制器内的光强度比调整。尤其是，无需现有技术中的对衰减器这样的光强度调整机构、分支光波导部分的分支比的调整，或者在外部电路中对调制信号的振幅比的调整。因此，没有或基本没有追加新的构成部件，从而可实现元件的小型化、集成化，不易受制造偏差的影响，可期待稳定的成品率。并且，输入到光调制器的RF信号振幅恒定即可，无需与输入信号相关的调整点。 [0077] 以下对本发明的光调制器以16QAM为中心进行说明。 [0078] 图2是将QPSK构造进一步排列有两个的构造的光调制器，上述QPSK构造如下构成：将两个MZ型光波导（MZ1和MZ2，MZ3和MZ4）配置成嵌套状，对来自各马赫-曾德尔型光波导的光输出赋予相位差±π/2并合波。通过适当设定包括MZ型光波导的光调制部中的Vπ，在对各光调制部输入同一振幅的RF信号的情况下，也可获得和各Vπ对应的光振幅的BPSK信号光输出。此时，偏压点设定在null点（零点），RF信号输入的最大振幅达到最大Vπ的两倍。 [0079] 将四个光调制部（包括MZ1至MZ4中的任意一个在内的光调制部）并联配置并形成嵌套型QAM构造，将两个QPSK构造并联，该QPSK构造如下构成：将两个马赫-曾德尔型光波导（MZ1和MZ2，MZ3和MZ4）配置成嵌套状，对来自各马赫-曾德尔型光波导的光输出赋予相位差±π/2并合波，其中，第1QPSK构造（包括MZ1和MZ2的构造）和第2QPSK构造（包括MZ3和MZ4的构造）内的半波长电压的比为1：2。其结果是，第1QPSK构造和第2QPSK构造中的光输出的振幅比为2：1，将来自两个QPSK构造的光输出以相位差0或π合波，可产生16QAM光信号。 [0080] 为将该半波长电压（Vπ）的比设定为1：2，因此在图2中，使第1QPSK构造中的与各MZ型光波导（MZ1和MZ2）对应设置的调制电极（信号电极，E1和E2）的长度（作用部的长度）为2L，使第2QPSK构造中的与各MZ型光波导（MZ3和MZ4）对应设置的调制电极（信号电极，E3和E4）的长度（作用部的长度）为L。由此，其构成是，MZ1和MZ2所涉及的电极长度、与MZ3和MZ4所涉及的电极长度的比是2：1。并且，向各自的电极输入同振幅的RF信号时，第1QPSK构造的光输出的振幅是第2QPSK构造的两倍，可没有新的光强度调整部而使光振幅非对称化，可生成16QAM信号。 [0081] 图3中，将四个光调制部（包括MZ1至MZ4中的任意一个在内的光调制部）并联配置并形成嵌套型QAM构造，将两个ASK构造（包括MZ1和MZ2的构造，或包括MZ3和MZ4的构造）并联，该ASK构造如下构成：将两个马赫-曾德尔型光波导（MZ1和MZ2，MZ3和MZ4）配置成嵌套状，来自两个马赫-曾德尔型光波导（MZ1和MZ2，或MZ3和MZ4）的光输出的振幅比为2：1，对来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出以相位差0或π合波，其中，对来自两个ASK构造的光输出以相位差±π/2合波，产生16QAM光信号。 [0082] 构成图3的各ASK构造的两个光调制部构成为：为使光输出的振幅比为2：1，使MZ1所涉及的电极长度和MZ2所涉及的电极长度的比（MZ3所涉及的电极长度和MZ4所涉及的电极长度的比）为2：1。 [0083] 图12表示其他产生16QAM光信号的光调制器的例子。其特征是，将四个光调制部（包括MZ1至MZ4中的任意一个在内的光调制部）并联配置并形成嵌套型QAM构造，并联两个如下形成的构造（包括MZ1和MZ2的构造，或包括MZ3和MZ4的构造）：将半波长电压的比是1：2的两个马赫-曾德尔型光波导（MZ1和MZ2，MZ3和MZ4）配置成嵌套状，来自两个马赫-曾德尔型光波导（MZ1和MZ2，或MZ3和MZ4）的光输出的振幅比为2：1，对来自两个马赫-曾德尔型光波导的光输出以相位差±π/2合波，其中，对来自两个构造（包括MZ1和MZ2的构造，或包括MZ3和MZ4的构造）的光输出以相位差±π/2合波，产生16QAM光信号。 [0084] 构成图12的各构成（包括MZ1和MZ2的构造，或包括MZ3和MZ4的构造）的两个光调制部构成为：为使光输出的振幅比为2：1，使MZ1所涉及的电极长度和MZ2所涉及的电极长度的比（MZ3所涉及的电极长度和MZ4所涉及的电极长度的比）为2：1。 [0085] 在本发明的光调制器中，例如如上所述，电极长度是非对称的，因此在并联的各MZ型光波导中产生剩余长度（图4所示的MZ3和MZ4的左侧的空间）。通过利用该空间，可不追加元件长度而将监控受光元件（PD）、偏压调整电极作为追加元件追加。 [0086] 进一步构成为，对一个MZ型光波导配置多个信号电极，信号输入到一个或多个信号电极，从而可选择作用于MZ型光波导的实际电极长度，可使Vπ可变。如使用该驱动方式，不仅是QAM方式，也可对应多调制格式。 [0087] 以上说明了16QAM，但例如在将生成BPSK信号的光调制部并联配置2（n+1）个的n+1情况下，通过满足以下条件地调整各光调制部的机械构造，也可提供一种4 QAM调制器。 [0088] 对光调制部各自的半波长电压的比为[π/{cos-1（1－21-0）}]：[π/{cos－1（1－1-1 －1 1-n 0 2 ）}]：…：[π/{cos （1－2 ）}]（n为自然数），各自的光输出的振幅比为1/2 ： 1 n 1/2 ：…：1/2 的光调制部，调整并设定各光调制部的机械构造。形成并联配置2（n+1）个光调制部的构造，使来自具有相同半波长电压的光调制部的光输出的相位差以±π/2合波、使来自具有不同半波长电压的光调制部的光输出的相位差以π/2×m（m是整数）合波，n+1 从而可产生4 QAM光信号。 [0089] 接着说明本发明的光调制器中使用的偏压控制。 [0090] 图8是在图2所示的光调制器上设置受光元件（PD）的图。在图8的光调制器中，各光调制部的机械构造设定为，MZ1或MZ2的调制电极E1或E2的长度是MZ3或MZ4的调制电极E3或E4的长度的两倍。并且，受光元件（PD）构成为接收从光调制器输出的输出光的一部分、或从最终级的合波部放射的放射光。 [0091] 在进行偏压控制时，如图9所示，在机械构造不同的光调制部内，对两个光调制部（MZ1和MZ3、或MZ1和MZ4等）输入相同频率f的抖动信号，一个光调制部（Vπ＝Vpp/2，图8的MZ1或MZ2所涉及的光调制部）根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率 2f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，另一个光调制部（Vπ＝Vpp，图8的MZ3或MZ4所涉及的光调制部）根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率f的成分，控制该光调制部的驱动偏压。当偏压点正确时，来自前者光调制部的输出光或放射光中含有的频率 2f的成分为最大，来自后者光调制部的输出光或放射光中含有的频率f的成分为最大。 [0092] 因此，在对机械构造不同的两个光调制部同时施加抖动信号的情况下，也可通过从图8的受光元件PD所检测出的光信号中分离并检测出频率f和2f的成分，从而同时控制两个光调制部的偏压。其结果是，通过比光调制部少的频率f的种类，可同时进行所有光调制部的偏压控制。当然，也可分时并对多个光调制部使用相同频率f的抖动信号，通过利用该技术，能够以光调制部的个数的一半以下的频率f的种类，进行所有光调制部的偏压控制。 [0093] 此外在图9中，说明了16QAM，但在其他2n阶（n是自然数）的QAM的情况下，也可适用上述偏压控制。 [0094] 通过输入振幅的变动，光输出的频率f的成分也发生变动。这种情况下，通过利用f成分，可控制输入振幅及偏压点两者。 [0095] 并且，在光调制器中，在机械构造不同的光调制部内，对两个光调制部输入相同频率f的抖动信号，控制各自的驱动偏压，并且该两个光调制部的半波长电压的比是1：x（x≥1），上述比的前者的光调制部中，至该光调制部的输入信号的振幅是半波长电压的两倍，根据来自该光调制部的光输出或放射光中含有的频率2f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，上述比的后者的光调制部根据来自该光调制部的输出光或放射光中含有的频率f的成分，控制该光调制部的驱动偏压，由此可通过比光调制部的个数少的频率f的种类来同时进行所有光调制部的偏压控制。 [0096] 产业可利用性 [0097] 如上所述，根据本发明，可提供一种光调制器，即使是具有多个设有MZ型光波导n的光调制部的、可通过2 阶（n是自然数）的QAM方式运行的光调制器，也可容易地实现光强度比调整。并且，可提供一种在各光调制部的偏压控制中、可抑制施加到光调制部的抖动信号的频率的种类的光调制器。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈