[發明專利]光調制器

有效

• 申請號: 201280010366.6
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN103392146A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 加藤圭;菅野慎介;清水亮;宮崎德一;一明秀樹
• 申請（專利權）人: 住友大阪水泥股份有限公司
• 主分類號: G02F1/035
• 分類號: G02F1/035;G02B6/12;G02B6/30
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

技術領域

本發明涉及光調制器，特別涉及到具有用受光元件檢測出來自馬赫-曾德爾型光波導的放射光的結構的光調制器。

背景技術

在光通信領域和光計量領域中，具有馬赫-曾德爾型光波導的強度調制器等光調制器被廣泛應用。馬赫-曾德爾型光波導具有下述結構：將輸入波導分為兩部分，并且將兩個分支波導結合并與輸出波導相連。而且，根據光調制器的種類，還存在下述等各種各樣的形態：僅使用一個馬赫-曾德爾型光波導的情況；和在一個馬赫-曾德爾型光波導的各分支波導的中途呈嵌套狀地組合其它馬赫-曾德爾型光波導的情況。

在馬赫-曾德爾型光波導的各分支波導傳導的光波在合波部分以如下方式動作：在以同相結合的情況下，向輸出用波導輸出的光波處于On狀態（接通狀態），而在反相的情況下，所述光波向形成有光波導的基板中放射或者被導入以夾著輸出波導的方式配置的放射光用波導，以使輸出波導的輸出成為Off狀態（斷開狀態）。在下面，將從On狀態的輸出波導輸出的光波稱為On光（接通光），將以Off狀態從合波部分放射的光波稱為Off光（斷開光）或者放射光。

從馬赫-曾德爾型光波導輸出的光的強度變化顯示出正弦函數式的特性，因此，根據光調制器的用途，為了得到最優的輸出光的強度，需要將向調制電極施加的調制信號設定在恰當的動作偏置點，所述調制電極用于對在馬赫-曾德爾型光波導傳導的光波進行調制。

因此，以往，由與光調制器連接的光纖導出的輸出光（On光）的一部分或者Off光作為監測光被光檢測器之類的受光元件檢測出來，從而對光調制器的輸出光的強度的狀態進行監測。然后，基于受光元件的檢測值（監測輸出）對施加于調制電極的調制信號的動作偏置點進行調整（偏置控制）。

在如上所述地通過監視來進行偏置控制的情況下，為了使從光調制器的輸出適當，要求光調制器的光纖輸出和監視輸出的輸出函數相對于對調制電極施加的施加電壓為同相或者反相的關系且在它們之間不存在相位差。因此，提出有防止不要光混入監視光的結構、和利用兩個Off光的結構。

在現有的光通信的控制中，即使是在監視輸出產生少許的偏置點偏離的情況下，也不會成為重大的問題。這是因為，作為信號檢測出的光等級是具有馬赫-曾德爾型光波導的強度調制器的輸出函數的最大透過或最小透過的等級，在該情況下通過輸出函數的非線性性進行波形整形，因此能夠容許數個百分比的相位差。

相對于此，隨著近些年的通信的大容量化，例如在利用差動四相相位偏移調制方式（DQPSK）等多值調制格式等情況下，需要進行偏置設定以使輸出函數的1/2強度點達到輸出光等級。在該情況下，由于將偏置點設定在對光強度變化敏感的點，因此為了確保輸出信號的質量良好，需要對光調制器的動作偏置點進行嚴密地控制，例如控制成相對于半波長電壓Vπ在1%以下的精度。

另外，作為馬赫-曾德爾型光波導的結構，在合波部的Y分支結構中，在光波從兩個分支波導以同相輸入到合波部的情況下，其大部分變化為輸出用波導的基本模式而作為On光輸出。不過，一部分光作為轉換損失在輸出用波導的兩側以與On光相同的相位放射出去。

而且，在光波從兩個分支波導以反相輸入到合波部的情況下，輸出用波導通常被設計成僅對基本模式進行引導，因此在輸出用波導的兩側，相位不同的光（反相）放射而成為Off光。其結果是，放射光中不僅包括Off光（反相）而且混雜有成為轉換損失的一部分光（與On光同相地變化），因此兩束放射光未成為彼此反相狀態，而且產生了相對于反相狀態偏離的相位差。

因此，在如專利文獻1所示那樣僅檢測放射光的一方作為監測光的結構中，由于檢測出的是Off光的相對于標準的相位偏離的狀態，因此難以將偏置精確地調整為如上所述的1/2強度點。

而且，由于光調制器的高性能化，在使用基板厚度在20μm以下的薄板結構的情況下，需要如專利文獻2那樣在合波部分設置放射光用波導。在這樣的情況下，由于是具有平板（slab）波導的特性的薄板基板，不要的光在基板中傳導而不會擴散，因此各種各樣的不要光容易混入監視輸出，在光調制器的輸出即主輸出與監視輸出之間容易產生相位差。

并且，如專利文獻3所示，提出有下述方案：通過將向輸出波導的兩側放射的兩束放射光作為監視光利用，從而改善監視特性。對此，由于放射光之間的相位差的偏差產生的方向在監視輸出間存在符號的不同，因此通過利用雙方的放射光，能夠校正該偏差。