在各臂上具备子MZI的嵌套MZI调制器中，降低对来自子MZI的光信号的相对相位进行调整的相对相位调整部本身和相对相位调整部的驱动电路这两方的消耗电力。方式(1a)的复合集成型嵌套MZI调制器的结构如下：代替在母MZI中配置相对相位调整部而在各个子MZI内设置对上下两臂均施加方向与极化方向相同(或相反方向)的电场的偏置电极Bias90°和接地电极(参照图4B)，设置于各个子MZI的偏置电极Bias90°和接地电极整体构成相对相位调整部。这种相对相位调整部能够对子MZI的上下臂波导的光信号分别赋予同方向的相位变化，因此从光信号的角度来看与在子MZI输出之后接受相位变化(参照图1A)是等价的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光调制器，更详细地说，涉及一种嵌套MZI (Mach-Zehnder inter-ferometer 马赫-曾德干涉仪)调制器。
技术介绍
在光纤通信系统中，为了将每个波长的传输速率从10(ibpS提升到40(ibpS或 100(ibpS，对应用多值调制技术、偏振复用技术进行了研究。多值调制技术是通过在利用光信号的振幅的同时还利用相位信息来以一个码元传输大量信息的技术，在40(ibpS的传输中，已经应用了 4值，即应用了一个码元能够传输2比特信息的差分四相相位调制 (Differential Quadrature Phase-Shift Keying :DQPSK (差分正交相移键控)调制)方式。偏振复用技术是通过利用偏振波对两个系统的信号进行多路复用来得到两倍的传输速率的技术，在期望今后实际应用的100(ibpS级传输中，除了上述多值调制技术以外还兼用该偏振复用方式的偏振复用QPSK(正交相移键控)调制方式作为有力候补之一而正在被研在用于生成在这些调制方式中成为基本的QPSK调制信号的调制器中，与此前的在10(ibpS传输等中所使用的由单一的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)构成的调制器不同，如图IA所示，使用在大的MZI (以下称为“母MZI，，)的各臂波导部上配置MZI调制器(以下称为“子MZI”)而使MZI成为嵌套结构的结构略复杂的调制器(以下称为“嵌套MZI调制器”)(参照非专利文献1的图10等)。通常，使用具有大的电光效应(E0效应)的铌酸锂光波导(以下称为“LN波导”)技术来制作这些调制器。在各个子MZI中具备用于将电信号转换为光调制信号的高频电极(此外，上述高频电极一般采用行波电极结构，用保持为固定阻抗的传输线路结构将电极围起，但是在本图中为了易于观看附图而并未对信号输入部、信号输出部进行图示。在下面的附图也基本相同)。并且，各个子MZI中分别设置有调制动作点调整部，该调制动作点调整部具有用于对调制动作点进行调整的偏置电极(它们与偏置端子BiasI、BiasQ相连接。以后，如果说明上没有妨碍，则将偏置端子的称呼也用于偏置电极)，母MZI中具备相对相位调整部，该相对相位调整部具有用于对来自子MZI的光信号的相对相位进行调整(90°相位调整)的偏置电极Bias90°。此外，在本图中，示出使用了能够削减高频电极数的X切(X-cut)基板的例子。另外，利用了这种LN波导的嵌套 MZI调制器(单块式嵌套MZI调制器)已经上市，能够普遍得到。为了理解由嵌套MZI调制器进行的QPSK调制动作，首先，说明子MZI即单体的MZI 调制器的动作。在X切基板中，LN的极化方向为图IA的上下方向。关于来自处于MZI调制器的中央的高频电极的电场，对于上臂来说施加上方向的电场，对于下臂来说施加下方向的电场，对于极化方向来说在上下臂波导中施加相反方向的电场(参照图IB和图1C)。因而，EO效应所带来的折射率变化在上下臂波导中是相反的，在波导中传送的光的相位变化也是，在上下臂波导中是方向相反的。此外，为了易于观看附图，图中的电场显示只简便地记载了与波导有关的电场分布，而省略了其它区域的电场分布显示。以后的附图中也是同3样的。输入到MZI调制器的连续(CW)光在光耦合器中被分为两路后，由于施加到高频电极的电信号而在上下臂波导中分别接受方向相反且量相同的相位改变，在光耦合器中再次合流。此时，输出信号光的电场相位如图2A所示那样变化。经由上臂的光接受正方向的相位变化，因此其电场矢量Emzi0i)描绘出逆时针(叉一白圆一黑圆)的轨迹，经由下臂的光接受负方向的相位变化，因此电场矢量ΕΜΖ ω描绘出顺时针的轨迹。两个电场的矢量合成为输出信号光的电场矢量Emzi，因此其轨迹描绘出实轴上的直线轨迹。当以数式进行描述时，为EMZI{H) = ^ejiE譯=1-β1ξEmzi = Emziw +Emzi(l) = ~(eJ4 + e- cos(|)ο在此，ξ为利用来自高频电极的电场而施加的相位变化。因而，使该X切基板的 MZI调制器作为二值相位的相位调制器(PSK调制器)而发挥功能，当进行驱动(2VJI驱动) 以使臂波导之间的相位差如图2Β所示那样改变2 π时，输出光的相位被调制成零和π且信号光强度在信号定时的时刻不变。此外，Z切基板的LN也是，如果进行在上臂与下臂中同时赋予相反方向且量相同的相位变化的推挽驱动，则同样作为二值相位的相位调制器而发挥功能。在嵌套MZI调制器中，通过使Ich侧和Qch侧的光程差为四分之一波长来以90° 的相位差对从Ich用子MZI和Qch用子MZI输出的二值相位的调制信号光进行合成，由此能够得到如图2C所示那样被调制成四值相位的QPSK信号光。这样，嵌套MZI调制器能够作为QPSK调制器而发挥功能。并且，通过将电信号的振幅设定为多值的值而不仅仅设定为二值，能够使Ich/Qch取任意的振幅，能够在电场相位平面上任意的位置处对信号点进行矢量合成，因此本调制器也被称为矢量调制器。在LN波导中，存在被称为DC漂移(直流漂移)的现象，该现象如下若长时间施加电压，则波导的折射率会由于充电(charge-up)等而发生变化，干涉条件会产生偏差。还存在被称为温度漂移的现象，该现象如下根据环境温度不同，折射率也会发生变化。这种干涉条件的偏差在子MZI中表现为调制动作点的偏差，在母MZI中表现为Ich/Qch光信号的相对相位的正交度的偏差，即偏离于相位差90°。这些偏差都会导致光信号质量的劣化， 是不合乎需要的，因此需要利用适当的监视单元来感测偏差量，进行补偿/调整。关于对子MZI的调制动作点偏差的补偿，在初期的调制器中，将对高频信号成分和直流偏置成分进行合成的被称为偏置器(Bias Tee)的电路插入到高频输入的前级，对调制信号施加偏置电压来进行补偿，但是若使用偏置器则存在针对电信号的低频特性本质上劣化的问题，因此近年来大多不再使用偏置器而如图IA所示那样独立于高频电极地另外设置对调制动作点进行补偿/调整的专用的偏置电极BiasI、BiasQ来施加偏置电压。偏置电极不像高频电极那样对高频率进行处理，因此形成为集中常数型的简易的设计形状而不采取行波电极这样的分布常数型的设计形状，但是从偏置电极施加于波导的电场的方向基本与高频电极相同，就直流来说高频电极与偏置电极的作用是相同的。使用如图IA所示那样配置在母MZI上的偏置电极Bias90°对Ich/Qch光信号的相对相位进行调整，由此来进行母MZI中的90°相位调整。接着，对将石英系平面光波回路(PLC)与LN调制阵列进行组合而得到的复合集成型嵌套MZI调制器进行说明(参照非专利文献2的图1等)。如图3A所示，该复合集成型嵌套MZI调制器由PLC波导和LN波导这样的不同种类波导连接而成。位于输入侧的三个分支回路以及位于输出侧的三个合流回路由PLC波导构成，具备将电信号转换为光调制信号的高频电极的调制阵列部由LN波导构成。PLC波导由于EO效应非常小而无法单独构成调制器，但是它是传送损耗小于等于 LN波导的十分之一的损耗非常低的波导介质，并且具有弯曲波导的允许弯曲半径高至2mm 左右的设计自由度，因此如果是无源回路则能够实现损耗低且多样的光回本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：乡隆司，土居芳行，美野真司，都筑健，山崎裕史，山田贵，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：
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