JPH09211344A - Polarization independent optical external modulation device - Google Patents
Polarization independent optical external modulation deviceInfo
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- JPH09211344A JPH09211344A JP8022176A JP2217696A JPH09211344A JP H09211344 A JPH09211344 A JP H09211344A JP 8022176 A JP8022176 A JP 8022176A JP 2217696 A JP2217696 A JP 2217696A JP H09211344 A JPH09211344 A JP H09211344A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバのコアを
伝搬する光を変調するための偏波無依存型光外部変調装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization independent optical external modulator for modulating light propagating through a core of an optical fiber.
【0002】[0002]
【従来の技術】光通信における公知の光変調手段とし
て、半導体レーザ、発光ダイオードのごとき光源を光変
調器により直接変調するものが広く用いられている。こ
の光変調手段は、光伝送路(光ファイバ)と信号源(光
源)とを1:1で対応させることを基本としている。2. Description of the Related Art As a well-known optical modulator for optical communication, a device such as a semiconductor laser or a light emitting diode that directly modulates a light source by an optical modulator is widely used. This optical modulation means is basically based on a one-to-one correspondence between an optical transmission line (optical fiber) and a signal source (light source).
【0003】このような光変調手段において複数の信号
源から一つの光伝送路へ各光信号を入射させるときに損
失増の原因となるにもかかわらず、これら信号源と光伝
送路との間に光結合器を介在させる必要がある。したが
って、直接変調方式による光変調手段の場合は、この種
の損失増を抑制する観点から、一つの光伝送路に結合す
ることのできる信号源の数が制限される。In such an optical modulation means, when each optical signal is made to enter one optical transmission line from a plurality of signal sources, it causes a loss increase, but between these signal sources and the optical transmission line. It is necessary to interpose an optical coupler. Therefore, in the case of the optical modulation means using the direct modulation method, the number of signal sources that can be coupled to one optical transmission line is limited from the viewpoint of suppressing this type of loss increase.
【0004】上述した直接変調方式に代わるものとし
て、外部変調方式による光変調手段が提案されている。
この光変調手段は、一定強度の光が伝搬する光伝送路の
途中に光変調器が組み付けられたものである。この光変
調器を介して光伝送路の伝送光に変調を与えることがで
きる。特に、音響光学効果を利用した光変調器は、これ
を光伝送路に接続したときの挿入損失が小さいために、
一つの光伝送路に結合することのできる信号源が多くな
り、実用上の利便性が高まる。As an alternative to the above direct modulation method, an optical modulation means by an external modulation method has been proposed.
This optical modulation means is one in which an optical modulator is assembled in the middle of an optical transmission line through which light of constant intensity propagates. The transmitted light on the optical transmission line can be modulated through this optical modulator. In particular, an optical modulator utilizing the acousto-optic effect has a small insertion loss when connected to an optical transmission line,
The number of signal sources that can be coupled to one optical transmission line is increased, and practical convenience is improved.
【0005】外部変調方式による光変調手段としては、
特開平5−40248号公報に開示された技術を参照す
ることができる。図5〜図7にその構成が示されてい
る。図5〜図7において、外部光変調器1は、基板2上
に圧電部3が設けられものからなり、その圧電部3は、
下部電極4と圧電体膜5と上部電極6とで構成されてい
る。この外部光変調器1をシングルモード型の光ファイ
バ7に組み付けるときは、以下のようになる。As an optical modulation means by an external modulation system,
Reference can be made to the technology disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-40248. The structure is shown in FIGS. 5 to 7, the external light modulator 1 is composed of the piezoelectric section 3 provided on the substrate 2, and the piezoelectric section 3 is
It is composed of a lower electrode 4, a piezoelectric film 5 and an upper electrode 6. When the external optical modulator 1 is assembled to the single mode type optical fiber 7, it is as follows.
【0006】一例として図5、図6に示されたケースで
は、外部光変調器1の圧電部3をもたない基板面が光フ
ァイバ7の外周面にあてがわれ、かつ、固有音響インピ
ーダンス(音波伝搬媒質の密度と音速との積)が光ファ
イバ7のクラッドに近似しているバインダ8を介して、
これら外部光変調器1、光ファイバ7が相互に結合され
る。他の一例として図7示されたケースでは、外部光変
調器1の圧電部3をもつ基板面(圧電部3の上部電極6
側)が光ファイバ7の外周面にあてがわれ、かつ、これ
ら外部光変調器1、光ファイバ7が、上記と同様にバイ
ンダ8を介して相互に結合される。その他、上記各例に
おける下部電極4、上部電極6には、リード線9、10
がそれぞれ接続され、かつ、外部光変調器1が、これら
リード線9、10を介して高周波信号を印加するための
電気系統(図示せず)に接続される。As an example, in the case shown in FIGS. 5 and 6, the substrate surface of the external optical modulator 1 which does not have the piezoelectric portion 3 is applied to the outer peripheral surface of the optical fiber 7, and the specific acoustic impedance ( The product of the density of the sound wave propagation medium and the speed of sound) is passed through the binder 8 which is similar to the cladding of the optical fiber 7,
The external light modulator 1 and the optical fiber 7 are coupled to each other. In the case shown in FIG. 7 as another example, the substrate surface having the piezoelectric portion 3 of the external optical modulator 1 (the upper electrode 6 of the piezoelectric portion 3).
Side) is applied to the outer peripheral surface of the optical fiber 7, and the external optical modulator 1 and the optical fiber 7 are coupled to each other via the binder 8 in the same manner as described above. In addition, the lower electrodes 4 and the upper electrodes 6 in each of the above examples have lead wires 9, 10
Are connected to each other, and the external optical modulator 1 is connected to an electric system (not shown) for applying a high frequency signal via the lead wires 9 and 10.
【0007】図8は、図5〜図7に例示された外部変調
方式による光変調手段が、これの測定系に組みこまれた
ケースを示している。図8の測定系において、レーザダ
イオード(LD)からなる光源11、偏光を最適状態に
するための偏光素子12、外部光変調器1、強度変調用
の検光素子13、光・電気変換器(O/E)14は、こ
れらの間が光ファイバを介してそれぞれ光学的に接続さ
れており、かつ、外部光変調器1と駆動電源16との
間、および、光・電気変換器14とスペクトラムアナラ
イザ15とオシロスコープ17との間がそれぞれ電気的
に接続されている。FIG. 8 shows a case in which the optical modulation means by the external modulation method illustrated in FIGS. 5 to 7 is incorporated in the measurement system thereof. In the measurement system of FIG. 8, a light source 11 composed of a laser diode (LD), a polarization element 12 for setting polarization to an optimum state, an external light modulator 1, an intensity modulation light detecting element 13, an optical / electrical converter ( O / E) 14 are optically connected to each other through an optical fiber, and are connected between the external optical modulator 1 and the driving power supply 16 and between the optical / electrical converter 14 and the spectrum. The analyzer 15 and the oscilloscope 17 are electrically connected to each other.
【0008】図8の測定系において光源11から発せら
れた光は、はじめに偏光素子12を通過し、つぎに外部
光変調器1が組み付けられた光伝送路にまで達する。こ
のとき、駆動電源16を介して所定周波数の高周波信号
が印加されている外部光変調器1は、上記光伝送路にま
で達した光の偏光状態をその印加信号に応じて変化させ
る。このように変調された光は、検光素子13を通過し
て強度変調された光となり、かつ、光・電気変換器14
により電気信号に変換された後、スペクトラムアナライ
ザ15へ入る。スペクトラムアナライザ15において
は、ここへ入力された変調出力がスペクトル分析ならび
にスペクトル観察され、その分析結果に基づいて偏光素
子12が調整されるので、上記において偏光素子12か
ら外部光変調器1にいたる光の偏光状態が最適に保持さ
れる。The light emitted from the light source 11 in the measurement system of FIG. 8 first passes through the polarizing element 12 and then reaches the optical transmission line in which the external optical modulator 1 is assembled. At this time, the external optical modulator 1 to which a high frequency signal of a predetermined frequency is applied via the driving power supply 16 changes the polarization state of the light reaching the optical transmission line according to the applied signal. The light thus modulated passes through the light detecting element 13 and becomes intensity-modulated light, and the optical / electrical converter 14
After being converted into an electric signal by, the signal enters the spectrum analyzer 15. In the spectrum analyzer 15, the modulated output input here is subjected to spectrum analysis and spectrum observation, and the polarization element 12 is adjusted based on the analysis result. Therefore, in the above, the light from the polarization element 12 to the external optical modulator 1 is adjusted. The polarization state of is optimally maintained.
【0009】上述した外部変調方式による光変調手段に
おいて、変調される光をその伝搬方向に対して垂直な面
から観た場合、つぎのような不都合が生じる。たとえ
ば、圧電部3を介して発生させた弾性波に対し、垂直、
水平な直線偏光が伝搬してきたとき、伝搬光は位相変調
されるだけとなり、偏波面変調されない虞がある。しか
も、光ファイバを伝搬する光の偏光状態は、実際の使用
下において光ファイバに波及する外圧、温度変化、その
他に起因して変動するために、これを常に最適に保持す
るのがむずかしい。ちなみに、図8で述べた測定系の場
合は、変調出力のモニタ状態において偏光素子12を調
整することにより最適な偏光を得ているが、こうした対
策は、大掛かりな設備が要求されるために光変調システ
ムの構築難度、高額の設備費をともなうこととなり、こ
れらが実用上のネックになる。In the above-mentioned light modulating means using the external modulation method, when the light to be modulated is viewed from a plane perpendicular to its propagation direction, the following problems occur. For example, perpendicular to the elastic wave generated through the piezoelectric portion 3,
When horizontal linearly polarized light propagates, the propagating light is only phase-modulated and may not be polarized plane-modulated. Moreover, the polarization state of the light propagating through the optical fiber fluctuates due to the external pressure, temperature change, and the like that spread to the optical fiber in actual use, and it is difficult to always maintain this optimally. By the way, in the case of the measurement system described in FIG. 8, optimal polarization is obtained by adjusting the polarization element 12 in the monitor state of the modulation output. This is a difficulty in constructing a modulation system and entails a high equipment cost, which are practical obstacles.
【0010】本出願人はこの実用上のネックを解決した
偏波無依存型光外部変調装置の特許を先に提案(特開平
7−72435号公報)した。すなわち、特開平7−7
2435号公報で提案した偏波無依存型光外部変調装置
は、高周波信号を印加するための電気系統を含む超音波
発生用の圧電部が基板上に設けられた光変調器と、光変
調器の圧電部から超音波を受けたときにコアの光偏波面
が変調するシングルモード型光ファイバとの組み合わせ
からなる光外部変調装置であって、二つ以上の光変調器
が、光ファイバの長さ方向に沿う光変調器相互の相対的
な間隔と、光ファイバに対するこれら光変調器の交差角
度と、光変調器相互の相対的な交差角度とを保持して、
光ファイバの外周に組み付けられている。The present applicant has previously proposed a patent of a polarization independent optical external modulation device that solves this practical problem (Japanese Patent Laid-Open No. 7-72435). That is, JP-A-7-7
The polarization-independent optical external modulator proposed in Japanese Patent No. 2435 discloses an optical modulator in which a piezoelectric portion for ultrasonic wave generation including an electric system for applying a high frequency signal is provided on a substrate, and an optical modulator. An external optical modulator comprising a combination of a single-mode optical fiber that modulates the optical polarization plane of the core when receiving ultrasonic waves from the piezoelectric part of Holding the relative distance between the optical modulators along the depth direction, the crossing angle of these optical modulators with respect to the optical fiber, and the relative crossing angle between the optical modulators,
It is attached to the outer circumference of the optical fiber.
【0011】上記において、各光変調器の圧電部から光
ファイバのコアに向けて互いに位相の異なる超音波を発
生させるための手段は、つぎのようなものである。その
一例として、これら光変調器の圧電部が、位相の異なる
高周波信号の印加を受けるための電気系統を含んでお
り、各圧電部から光ファイバのコアにわたる距離が互い
に等しく設定されている。他の一例として、これら光変
調器の圧電部が、位相の等しい高周波信号の印加を受け
るための電気系統を含んでおり、各圧電部から光ファイ
バのコアにわたる距離が互いに異なって設定されてい
る。In the above, the means for generating ultrasonic waves having different phases from the piezoelectric portion of each optical modulator toward the core of the optical fiber is as follows. As an example, the piezoelectric parts of these optical modulators include an electric system for receiving high-frequency signals having different phases, and the distances from the respective piezoelectric parts to the core of the optical fiber are set to be equal to each other. As another example, the piezoelectric parts of these optical modulators include an electric system for receiving high-frequency signals having the same phase, and the distances from the respective piezoelectric parts to the core of the optical fiber are set to be different from each other. .
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記のいずれの場合も
基板上に圧電部が形成されたもので、圧電部は基板に強
固に結合したものとなっている。このため圧電部単独で
は振動することができず必ず基板と一体になって振動す
る。そこで基板の厚さにより決定される共鳴周波数で駆
動した場合に強い振動が得られ、効率よく超音波を光フ
ァイバに作用させることができる。ところで、圧電部か
ら光ファイバのコアにわたる距離を互いに異ならせる後
者の例の場合、光外部変調器の電気系統部の構成を簡略
化できるので安価ではあるが、超音波の位相差をつける
ために基板厚さを変えれば共鳴周波数も変ってしまい光
変調器が十分に作用しなくなるという問題がある。In any of the above cases, the piezoelectric portion is formed on the substrate, and the piezoelectric portion is firmly bonded to the substrate. For this reason, the piezoelectric portion alone cannot vibrate, and always vibrates integrally with the substrate. Therefore, when driven at a resonance frequency determined by the thickness of the substrate, strong vibration is obtained, and ultrasonic waves can be efficiently applied to the optical fiber. By the way, in the case of the latter example in which the distance from the piezoelectric section to the core of the optical fiber is different from each other, it is inexpensive because the configuration of the electric system section of the optical external modulator can be simplified, but in order to provide a phase difference of ultrasonic waves. When the thickness of the substrate is changed, the resonance frequency also changes, and there is a problem that the optical modulator does not work sufficiently.
【0013】また、圧電部の共鳴周波数は、例えば30
0MHzといった波長の短い周波数帯であり、超音波の
伝搬経路の途中に距離を互いに異ならせるための、例え
ばスペーサを介在させることは音響インピーダンスの不
整合箇所で容易に減衰してしまうので好ましくない。さ
らに、例えばより具体的には180°/nの位相差を付
与するためのスペーサの厚みも数μmでありこの点でも
スペーサの作成が難しいという問題がある。圧電部から
光ファイバのコアにわたる距離を互いに等しくして、電
気的に位相差をつける前者の例の場合は、位相差をつけ
る電気系統に部品が必要となりどうしてもコストアップ
となってしまうという問題がある。The resonance frequency of the piezoelectric portion is, for example, 30
It is a frequency band with a short wavelength such as 0 MHz, and it is not preferable to interpose a spacer, for example, for making the distance different from each other in the propagation path of the ultrasonic wave, because it is easily attenuated at the mismatched portion of the acoustic impedance. Further, for example, more specifically, the thickness of the spacer for imparting a phase difference of 180 ° / n is several μm, and this also poses a problem that it is difficult to form the spacer. In the case of the former example in which the distances from the piezoelectric section to the core of the optical fiber are made equal to each other to electrically provide a phase difference, there is a problem that an electric system for providing a phase difference requires a component and the cost is inevitably increased. is there.
【0014】本発明は上記の課題を解決し、光ファイバ
に入射された光の偏波に依存することのない、しかも、
光ファイバの外部からその内部の伝搬光を効率よく変調
することのできる安価な偏波無依存型光外部変調装置を
提供することを目的とするものである。The present invention solves the above problems and does not depend on the polarization of light incident on an optical fiber, and
It is an object of the present invention to provide an inexpensive polarization-independent optical external modulator capable of efficiently modulating the propagation light inside the optical fiber from the outside.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。The present invention has the following means to solve the above problems.
【0016】本発明のうち請求項1の偏波無依存型光外
部変調装置は、高周波信号を印加するための電気系統を
含む超音波発生用の圧電素子が設けられた光変調器と、
光変調器の圧電素子から超音波を受けたときにコアの光
偏波面が変調するシングルモード型光ファイバとの組み
合わせからなる光外部変調装置において、前記光変調器
の圧電素子は焼結体で構成されていて、二つ以上の光変
調器が、光ファイバの長さ方向に沿う光変調器相互の相
対的な間隔と、光ファイバに対するこれら光変調器の交
差角度と、光変調器相互の相対的な交差角度とを保持し
て、光ファイバの外周に組み付けられているとともに、
各光変調器の圧電素子から光ファイバのコアに向けて互
いに位相の異なる超音波を伝搬させるための手段とし
て、これら光変調器の圧電素子が、位相の等しい高周波
信号の印加を受けるための電気系統を含んでいるととも
に、各圧電素子から光ファイバのコアにわたる距離が互
いに異なって設定されていることを特徴とする。A polarization-independent optical external modulator according to claim 1 of the present invention is an optical modulator provided with a piezoelectric element for ultrasonic wave generation including an electric system for applying a high frequency signal,
In an optical external modulator comprising a combination with a single-mode optical fiber in which the optical polarization plane of the core is modulated when receiving ultrasonic waves from the piezoelectric element of the optical modulator, the piezoelectric element of the optical modulator is a sintered body. The two or more optical modulators are configured such that the relative spacing between the optical modulators along the length of the optical fiber, the crossing angle of these optical modulators with respect to the optical fiber, and the mutual optical modulators. While maintaining the relative crossing angle and being assembled on the outer circumference of the optical fiber,
As a means for propagating ultrasonic waves having different phases from the piezoelectric elements of each optical modulator toward the core of the optical fiber, the piezoelectric elements of these optical modulators are electrically connected to receive a high-frequency signal having the same phase. In addition to including the system, the distance from each piezoelectric element to the core of the optical fiber is set to be different from each other.
【0017】本発明のうち請求項2の偏波無依存型光外
部変調装置は、各圧電素子から光ファイバのコアにわた
る距離が互いに異なるようにスペーサが設けられている
ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the polarization-independent optical external modulator is characterized in that spacers are provided so that the distances from the piezoelectric elements to the core of the optical fiber are different from each other.
【0018】本発明のうち請求項3の偏波無依存型光外
部変調装置は、光ファイバの外周に組み付けられた光変
調器の数をn(ただしn≧2)とした場合、各光変調器
が、これらの圧電素子からほぼ180°/nの位相のず
れをもつ各超音波を光ファイバのコアへ伝搬させるため
の手段を備えているとともに、これら光変調器の相対的
な交差角度が、ほぼ90°/nに設定されていることを
特徴とする。In the polarization independent optical external modulator according to claim 3 of the present invention, when the number of optical modulators mounted on the outer circumference of the optical fiber is n (where n ≧ 2), each optical modulator is The device is provided with means for propagating each ultrasonic wave having a phase shift of approximately 180 ° / n from these piezoelectric elements to the core of the optical fiber, and the relative crossing angle of these optical modulators is , About 90 ° / n.
【0019】本発明に係る偏波無依存型光外部変調装置
によれば、例えば、光ファイバの外周に二つの光変調器
が組み付けられており、これら両光変調器の相対的な交
差角度が45°のとき、両光変調器の圧電素子から光フ
ァイバに向けて発した二つの超音波は、光ファイバに入
射された光の偏光状態にかかわらず、いずれか一方の超
音波にて光ファイバの伝搬光を確実かつ効率よく偏波面
変調する。すなわち、光ファイバに入射された偏光(直
線偏光)が上記一方の超音波の伝搬方向と一致してい
て、当該一方の超音波による偏波面変調がかからない場
合でも、上記他方の超音波がその直線偏光に対して45
°の角度で作用するために、これを効率よく偏波面変調
する。According to the polarization independent optical external modulator of the present invention, for example, two optical modulators are assembled on the outer circumference of the optical fiber, and the relative crossing angles of these two optical modulators are set. At 45 °, the two ultrasonic waves emitted from the piezoelectric elements of both optical modulators toward the optical fiber are irrespective of the polarization state of the light incident on the optical fiber. The polarization of the propagation light is reliably and efficiently modulated. That is, even if the polarized light (linearly polarized light) incident on the optical fiber coincides with the propagation direction of the one ultrasonic wave and the polarization plane modulation by the one ultrasonic wave is not applied, the other ultrasonic wave is linear. 45 for polarized light
Since it works at an angle of °, it is efficiently polarization-modulated.
【0020】しかも、この場合における二つの超音波
は、90°の位相のずれをもって互いに独立しているた
めに、合成波として作用することがなく、偏波面変調の
確実性を期す。ゆえに、本発明に係る偏波無依存型光外
部変調装置の場合は、複数の超音波を用いて光ファイバ
の伝搬光を確実かつ効率よく偏波面変調することができ
る。また、本発明に係る偏波無依存型光外部変調装置の
光変調器の圧電素子は焼結体、例えばチタン酸バリウム
で構成されているので、超音波の伝搬距離を調整するた
めの基板は必ずしも必要ない。仮に基板を使用しても圧
電素子は単独で振動するので基板厚さにより共振条件が
変化することがなく、例えばスペーサとして使用可能と
なる。圧電素子を構成する焼結体は薄膜に比べて十分厚
く共振周波数も数kHz〜10MHzと低いので、スペ
ーサとして介在しても減衰は小さい。また、超音波に1
80°/nの位相差を付与するためのスペーサ厚さも、
例えばn=2、駆動周波数10MHzの場合、材質とし
て真鍮を使用すると厚さ0.1mmであり、製作になん
ら困難を生じることはない。Moreover, since the two ultrasonic waves in this case are independent of each other with a phase difference of 90 °, they do not act as a combined wave and ensure the polarization plane modulation. Therefore, in the case of the polarization independent optical external modulator according to the present invention, it is possible to reliably and efficiently perform polarization plane modulation of the propagation light of the optical fiber using a plurality of ultrasonic waves. Further, since the piezoelectric element of the optical modulator of the polarization independent optical external modulator according to the present invention is made of a sintered body, for example, barium titanate, the substrate for adjusting the propagation distance of ultrasonic waves is Not necessarily required. Even if a substrate is used, the piezoelectric element vibrates independently, so that the resonance condition does not change depending on the substrate thickness, and it can be used as a spacer, for example. Since the sintered body forming the piezoelectric element is sufficiently thicker than the thin film and the resonance frequency is as low as several kHz to 10 MHz, the attenuation is small even if it is used as a spacer. In addition, 1 for ultrasonic
The spacer thickness for giving a phase difference of 80 ° / n is also
For example, in the case of n = 2 and a driving frequency of 10 MHz, if brass is used as the material, the thickness is 0.1 mm, and there is no difficulty in manufacturing.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施例により詳細
に説明する。図1ないし図4は、本発明に係る偏波無依
存型光外部変調装置を示すもので、図1ないし図4にお
いて、二つの光変調器1A、1Bは、いずれもそれぞれ
圧電素子3A、3Bを有している。各圧電素子3A、3
Bは、上部電極4と圧電体5と下部電極6とで構成され
ている。また、圧電素子3Aにはスペーサ2Aが上部電
極4の上に形成されている。さらに、各上部電極4およ
び各下部電極6も、前記図5〜図7と同様、リード線
9、10がそれぞれ接続され、両光変調器1A、1B
が、これらの各リード線9、10を介して高周波信号を
印加するための電気系統(図示せず)にそれぞれ接続さ
れる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. 1 to 4 show a polarization-independent optical external modulator according to the present invention. In FIGS. 1 to 4, the two optical modulators 1A and 1B are piezoelectric elements 3A and 3B, respectively. have. Each piezoelectric element 3A, 3
B is composed of an upper electrode 4, a piezoelectric body 5, and a lower electrode 6. In addition, a spacer 2A is formed on the upper electrode 4 in the piezoelectric element 3A. Further, the lead wires 9 and 10 are connected to the upper electrodes 4 and the lower electrodes 6, respectively, as in FIGS. 5 to 7, and both the optical modulators 1A and 1B are connected.
Are respectively connected to an electric system (not shown) for applying a high frequency signal via these lead wires 9 and 10.
【0022】圧電素子3A、3Bを構成している各部材
のうち、圧電体5は、チタン酸バリウム等の焼結体から
構成される圧電体材料からなる。上部電極4、下部電極
6、および、リード線9、10は、周知の金属導体、た
とえば、Al、Cr、Au、Cuのいずれか、または、
これらの合金からなる。スペーサ2Aはシリコンシート
で構成されている。ちなみに、圧電体5の上下の上部電
極4および下部電極6の形成は、スパッタリング法、真
空蒸着法、CVD法などが採用される。Of the members forming the piezoelectric elements 3A and 3B, the piezoelectric body 5 is made of a piezoelectric material composed of a sintered body such as barium titanate. The upper electrode 4, the lower electrode 6, and the lead wires 9 and 10 are made of a well-known metal conductor such as Al, Cr, Au, or Cu, or
It consists of these alloys. The spacer 2A is made of a silicon sheet. Incidentally, the upper electrode 4 and the lower electrode 6 above and below the piezoelectric body 5 are formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, or the like.
【0023】図1、図2において、シングルモード型の
光ファイバ7は、一例として、コアおよびクラッドが石
英系からなり、他の一例として、コアが石英系、クラッ
ドがプラスチックからなり、さらに、他の一例として、
コアおよびクラッドがプラスチックからなる。光ファイ
バ7のクラッドが石英系からなるとき、その外周面がプ
ラスチック製の被覆層により覆われている。In FIG. 1 and FIG. 2, the single mode type optical fiber 7 has, for example, a core and a clad made of silica, and another example of the core made of silica and a clad made of plastic. As an example of
The core and clad are made of plastic. When the cladding of the optical fiber 7 is made of quartz, its outer peripheral surface is covered with a plastic coating layer.
【0024】二つの光変調器1A、1Bを光ファイバ7
に組み付けるときは、圧電素子3Aのスペーサ2Aおよ
び圧電素子3Bの上部電極4側が光ファイバ7の外周面
にあてがわれて、これら光変調器1A、1Bと光ファイ
バ7とがバインダ8により結合される。The two optical modulators 1A and 1B are connected to the optical fiber 7
At the time of assembly, the spacer 2A of the piezoelectric element 3A and the upper electrode 4 side of the piezoelectric element 3B are applied to the outer peripheral surface of the optical fiber 7, and the optical modulators 1A, 1B and the optical fiber 7 are coupled by the binder 8. It
【0025】上記におけるバインダ8は、既述の固有音
響インピーダンスが光ファイバ7のクラッドに近似した
物質からなる。より具体的には、バインダ8として石英
系ガラス、あるいは、金属粉が均質に添加された高分子
化合物が用いられる。これ以外の物質も、所定の固有音
響インピーダンスを満足させるものであれば、バインダ
8として用いられる。金属粉を含む高分子化合物をバイ
ンダ8とする場合は、両光変調器1A、1Bと光ファイ
バ7との結合箇所に未硬化のバインダ用高分子化合物が
塗布され、その後、バインダ用高分子化合物が硬化され
る。この結合手段は、光ファイバ7が石英系であるかプ
ラスチック系であるかを問わない。The binder 8 in the above is made of a material whose inherent acoustic impedance is similar to that of the cladding of the optical fiber 7. More specifically, silica-based glass or a polymer compound to which metal powder is uniformly added is used as the binder 8. Other substances may be used as the binder 8 as long as they satisfy a predetermined specific acoustic impedance. When the polymer compound containing metal powder is used as the binder 8, the uncured polymer compound for binder is applied to the joint between the optical modulators 1A and 1B and the optical fiber 7, and then the polymer compound for binder is applied. Is cured. This coupling means does not matter whether the optical fiber 7 is made of quartz or plastic.
【0026】上記のようにして光ファイバ7の外周に組
み付けられた両光変調器1A、1Bは、図1、図2を参
照して明らかなように、これらの圧電素子3A、3Bが
光ファイバ7の外周面と対面している。このような態様
において、両光変調器1A、1Bは、互いに異なる方向
から光ファイバ7とそれぞれ交差しているとともに、光
ファイバ7の長さ方向に沿う光変調器相互の相対的な間
隔L1 、L2 と、両光変調器1A、1B相互の相対的な
交差角度θとを保持している。In both the optical modulators 1A and 1B assembled on the outer circumference of the optical fiber 7 as described above, as is apparent from FIGS. 1 and 2, these piezoelectric elements 3A and 3B are the optical fibers. 7 is facing the outer peripheral surface. In such a mode, the two optical modulators 1A and 1B respectively intersect the optical fiber 7 from different directions, and the relative distance L1 between the optical modulators along the length direction of the optical fiber 7, It holds L2 and the relative crossing angle θ between the two optical modulators 1A and 1B.
【0027】両光変調器1A、1Bの機能について図3
を参照して説明するが、図3の場合は、光ファイバ7が
故意に大きく示されているために、両光変調器1A、1
Bと光ファイバ7とが同じ倍率でない。図3において、
一方の光変調器1Aから発した超音波は、スペーサ2A
を通って光ファイバ7のコアを伝搬し、他方の光変調器
1Bから発した超音波も、光ファイバ7のコアを伝搬す
る。この場合の両光変調器1A、1Bは、光ファイバ7
を伝搬する光速がスペーサ2A、光ファイバ7などを伝
搬する音速よりも十分に早いために、光ファイバ7の長
さ方向における同一箇所に作用すると考えられる。一例
として、両光変調器1A、1B相互がθ=90°/n=
45°を満足させているとき、光ファイバ7のコアに入
射してきた偏光(直線偏光)が一方の光変調器1Aから
発した超音波の伝搬方向と一致していても、他方の光変
調器1Bから発した超音波が、上記直線偏光に対して4
5°の方向から作用するので、効率よく偏波面変調をか
けることができ、したがって、入射光に依存しない。Functions of both optical modulators 1A and 1B are shown in FIG.
In the case of FIG. 3, since the optical fiber 7 is intentionally shown large, both optical modulators 1A and 1A will be described.
B and the optical fiber 7 are not at the same magnification. In FIG.
The ultrasonic wave emitted from one optical modulator 1A is transmitted to the spacer 2A.
The ultrasonic waves propagated through the core of the optical fiber 7 through the optical modulator 7B also propagate through the core of the optical fiber 7. In this case, the two optical modulators 1A and 1B are the optical fibers 7
Since the speed of light propagating through the optical fiber 7 is sufficiently faster than the speed of sound propagating through the spacer 2A, the optical fiber 7, etc., it is considered that the optical fiber 7 acts on the same position in the longitudinal direction. As an example, the two optical modulators 1A and 1B have a mutual angle θ = 90 ° / n =
When 45 ° is satisfied, even if the polarization (linear polarization) incident on the core of the optical fiber 7 matches the propagation direction of the ultrasonic wave emitted from one optical modulator 1A, the other optical modulator The ultrasonic wave emitted from 1B is 4
Since it acts from the direction of 5 °, polarization plane modulation can be efficiently applied, and therefore, it does not depend on incident light.
【0028】ここで、圧電素子3A、3Bを構成する圧
電体5は厚さ0.2mmのチタン酸バリウムの焼結体、
上部電極4および下部電極6は厚さ100μmの銀ペー
スト、スペーサ2Aは厚さ75μmのシリコンシート、
光ファイバ7は0.9mmφのナイロン被覆光ファイバ
心線として、圧電素子3A、3Bを光ファイバ長手方向
に空間角度差90°/2=45°にセットする。上記厚
さの圧電体5を有する圧電素子3A、3Bの共振周波数
は10MHzとなり、スペーサ2A中を通る超音波の波
長は0.3mmであるから75μmの厚さとすることに
より圧電素子3A、3Bと光ファイバ7の関係では超音
波の伝搬距離L1 とL2 の間では1/4波長(=90
°)の位相差が生じる。The piezoelectric body 5 forming the piezoelectric elements 3A and 3B is a barium titanate sintered body having a thickness of 0.2 mm.
The upper electrode 4 and the lower electrode 6 are 100 μm thick silver paste, the spacer 2A is a 75 μm thick silicon sheet,
The optical fiber 7 is a nylon coated optical fiber core having a diameter of 0.9 mm, and the piezoelectric elements 3A and 3B are set to have a spatial angle difference of 90 ° / 2 = 45 ° in the optical fiber longitudinal direction. The resonance frequency of the piezoelectric elements 3A and 3B having the piezoelectric body 5 having the above-mentioned thickness is 10 MHz, and the wavelength of the ultrasonic wave passing through the spacer 2A is 0.3 mm. Therefore, the piezoelectric elements 3A and 3B have a thickness of 75 μm. Due to the relationship of the optical fiber 7, a quarter wavelength (= 90) between the ultrasonic wave propagation distances L1 and L2.
°) phase difference occurs.
【0029】この圧電素子3A、3Bを組み込んだ偏波
無依存型光外部変調装置は図4に示すように外部から供
給された信号を2分岐してそれぞれの光変調器1A、1
Bに入力すれば90°の位相差が生じるので、90°の
位相差を付与するための電気系統部を必要としない安価
で構成も簡単な偏波無依存型光外部変調装置となる。As shown in FIG. 4, a polarization-independent optical external modulator incorporating the piezoelectric elements 3A and 3B splits a signal supplied from the outside into two optical modulators 1A and 1A, respectively.
When input to B, a phase difference of 90 ° is generated, so that the polarization independent optical external modulator which does not require an electric system section for giving a phase difference of 90 ° and has a simple structure.
【0030】なお、上記の実施の形態において、スペー
サは圧電素子3Aの方にのみ設けられたが圧電素子3
A、3Bの両方に設けてもよい。両方に設ける場合は、
2つのスペーサの厚さの差を、例えばスペーサがシリコ
ンシートの場合は上記の75μmにすることで90°の
位相差を生じさせることができる。In the above embodiment, the spacer is provided only on the piezoelectric element 3A, but the piezoelectric element 3A is not provided.
You may provide in both A and 3B. If you want to install both
A phase difference of 90 ° can be generated by setting the thickness difference between the two spacers to, for example, 75 μm when the spacer is a silicon sheet.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明にかかる偏波無依存型光外部変調
装置は、二つ以上の光変調器が、光ファイバの長さ方向
に沿う光変調器相互の相対的な間隔、光ファイバに対す
るこれら光変調器の交差角度、光変調器相互の相対的な
交差角度を保持して、光ファイバの外周に組み付けられ
ているから、各光変調器の圧電素子から光ファイバに向
けて複数の超音波を発したときに、光ファイバに入射さ
れた光の偏光状態にかかわらず、少なくとも一つの超音
波が光ファイバの伝搬光を確実かつ効率よく偏波面変調
することとなる。In the polarization-independent optical external modulator according to the present invention, two or more optical modulators have a relative spacing between the optical modulators along the length direction of the optical fiber, and the optical fiber. These optical modulators are assembled on the outer circumference of the optical fiber while maintaining the crossing angles of these optical modulators and the relative crossing angles of the optical modulators. When a sound wave is emitted, at least one ultrasonic wave reliably and efficiently performs polarization plane modulation on the propagation light of the optical fiber regardless of the polarization state of the light incident on the optical fiber.
【0032】したがって、光ファイバに入射された光の
偏波に依存することのない、しかも、光ファイバの外部
からその内部の伝搬光を効率よく変調することができ、
他にも、偏光状態を調整するための偏光手段とその関連
機構が不要になるので、この種のシステムを簡易かつ経
済的に構築することができる。また、本発明に係る偏波
無依存型光外部変調装置の光変調器の圧電素子は焼結体
で構成されているので、超音波の伝搬距離を調整するた
めの基板は必ずしも必要ない。この焼結体で構成されて
いる圧電素子を組み込んだ偏波無依存型光外部変調装置
は外部から供給された信号を分岐してそれぞれの光変調
器に入力すれば180°/nの位相差が生じるので、位
相差を付与するための電気系統部を必要としない安価で
構成も簡単な偏波無依存型光外部変調装置となる。Therefore, the propagation light inside the optical fiber can be efficiently modulated from the outside without depending on the polarization of the light incident on the optical fiber.
Besides, since a polarization means for adjusting the polarization state and its related mechanism are not required, this type of system can be constructed easily and economically. Moreover, since the piezoelectric element of the optical modulator of the polarization independent optical external modulator according to the present invention is made of a sintered body, a substrate for adjusting the propagation distance of ultrasonic waves is not necessarily required. A polarization-independent optical external modulator incorporating a piezoelectric element composed of this sintered body splits a signal supplied from the outside and inputs it to each optical modulator to obtain a phase difference of 180 ° / n. Therefore, the polarization-independent optical external modulator is inexpensive and has a simple structure, which does not require an electric system section for giving a phase difference.
【図1】本発明の偏波無依存型光外部変調装置の一実施
の形態を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a polarization independent optical external modulator of the present invention.
【図2】図1の偏波無依存型光外部変調装置の側面図で
ある。FIG. 2 is a side view of the polarization independent optical external modulator of FIG.
【図3】本発明の偏波無依存型光外部変調装置の機能を
説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the function of the polarization independent optical external modulator of the present invention.
【図4】本発明の偏波無依存型光外部変調装置の使用例
を説明するための概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of use of the polarization independent optical external modulator of the present invention.
【図5】従来の光外部変調器の一例を示した表面斜視図
である。FIG. 5 is a front perspective view showing an example of a conventional optical external modulator.
【図6】図5に示した光外部変調器の裏面斜視図であ
る。6 is a rear perspective view of the optical external modulator shown in FIG.
【図7】従来例にみられる光外部変調器の他例を示した
斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing another example of the optical external modulator seen in the conventional example.
【図8】光外部変調手段の測定系を示したブロック図で
ある。FIG. 8 is a block diagram showing a measurement system of the optical external modulation means.
1A 光変調器 1B 光変調器 2A スペーサ 3A 圧電素子 3B 圧電素子 4 上部電極 5 圧電体 6 下部電極 7 光ファイバ 8 バインダ 9 リード線 10 リード線 1A Optical modulator 1B Optical modulator 2A Spacer 3A Piezoelectric element 3B Piezoelectric element 4 Upper electrode 5 Piezoelectric body 6 Lower electrode 7 Optical fiber 8 Binder 9 Lead wire 10 Lead wire
Claims (3)
含む超音波発生用の圧電素子が設けられた光変調器と、
光変調器の圧電素子から超音波を受けたときにコアの光
偏波面が変調するシングルモード型光ファイバとの組み
合わせからなる光外部変調装置において、前記光変調器
の圧電素子は焼結体で構成されていて、二つ以上の光変
調器が、光ファイバの長さ方向に沿う光変調器相互の相
対的な間隔と、光ファイバに対するこれら光変調器の交
差角度と、光変調器相互の相対的な交差角度とを保持し
て、光ファイバの外周に組み付けられているとともに、
各光変調器の圧電素子から光ファイバのコアに向けて互
いに位相の異なる超音波を伝搬させるための手段とし
て、これら光変調器の圧電素子が、位相の等しい高周波
信号の印加を受けるための電気系統を含んでいるととも
に、各圧電素子から光ファイバのコアにわたる距離が互
いに異なって設定されていることを特徴とする偏波無依
存型光外部変調装置。1. An optical modulator provided with a piezoelectric element for ultrasonic wave generation including an electric system for applying a high frequency signal,
In an optical external modulator comprising a combination with a single-mode optical fiber in which the optical polarization plane of the core is modulated when receiving ultrasonic waves from the piezoelectric element of the optical modulator, the piezoelectric element of the optical modulator is a sintered body. The two or more optical modulators are configured such that the relative spacing between the optical modulators along the length of the optical fiber, the crossing angle of these optical modulators with respect to the optical fiber, and the mutual optical modulators. While maintaining the relative crossing angle and being assembled on the outer circumference of the optical fiber,
As a means for propagating ultrasonic waves having different phases from the piezoelectric elements of each optical modulator toward the core of the optical fiber, the piezoelectric elements of these optical modulators are electrically connected to receive a high-frequency signal having the same phase. A polarization-independent optical external modulator including a system, wherein the distances from each piezoelectric element to the core of the optical fiber are set differently from each other.
る距離が互いに異なるようにスペーサが設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の偏波無依存型光外部
変調装置。2. The polarization independent optical external modulator according to claim 1, wherein spacers are provided so that the distances from the respective piezoelectric elements to the core of the optical fiber are different from each other.
調器の数をn(ただしn≧2)とした場合、各光変調器
が、これらの圧電素子からほぼ180°/nの位相のず
れをもつ各超音波を光ファイバのコアへ伝搬させるため
の手段を備えているとともに、これら光変調器の相対的
な交差角度が、ほぼ90°/nに設定されていることを
特徴とする請求項1または請求項2に記載の偏波無依存
型光外部変調装置。3. When the number of optical modulators assembled on the outer circumference of an optical fiber is n (where n ≧ 2), each optical modulator has a phase shift of approximately 180 ° / n from these piezoelectric elements. And a means for propagating each ultrasonic wave having the following to the core of the optical fiber, and the relative crossing angle of these optical modulators is set to approximately 90 ° / n. The polarization-independent optical external modulator according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8022176A JPH09211344A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Polarization independent optical external modulation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8022176A JPH09211344A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Polarization independent optical external modulation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09211344A true JPH09211344A (en) | 1997-08-15 |
Family
ID=12075497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8022176A Pending JPH09211344A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Polarization independent optical external modulation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09211344A (en) |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP8022176A patent/JPH09211344A/en active Pending
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