JPH11242195A - 光変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の出射光の偏波面に依存することなく、
実質的に全体にわたって、シングルモード光ファイバを
用い、感度が低下することがない光変調装置を提供する
こと。 【解決手段】 複数の光変調器４１，４２を含んで構成
される光変調装置１を、同一の電気信号が同一位相で印
加されるように、光変調器４１，４２の変調電極を、互
いに直列に接続する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力電気信号を光
強度信号に変換する光変調装置に関し、とくに受信アン
テナを介して信号電波を受信する受信装置や、ＥＭＣ分
野で電波の強度や周波数、電磁ノイズなどを計測する電
界センサ等に用いられる、入力電気信号を光強度信号に
変換する光変調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来から知られている、光導波
路素子からなる光変調器の構成を示す図である。ニオブ
酸リチウム等、電気光学効果を示す材料を基板とする光
導波路素子をもとにして構成される光変調器４３は、以
前のバルク素子に比べ、高変調効率、小型などの特徴を
有する。導波路型光変調器は、また、空間電界強度の測
定や、放送波の電波受信等に用いられてきた。光変調器
４３は、ニオブ酸リチウム結晶を基板１１とし、その上
に形成された反射型の分岐干渉型光導波路と分割構造の
変調電極１５から構成されている。反射型の分岐干渉型
光導波路は、ニオブ酸リチウム結晶の基板１１上に、チ
タン拡散による入出射光導波路１２、位相シフト光導波
路１３を、さらに端部に反射部２０を形成してなってい
る。

【０００３】図４は、従来の電界センサや受信装置の構
成を示す図である。

【０００４】図３および図４において、受信アンテナ３
３に誘起された交流電圧は、変調電極１５に導かれ、位
相シフト光導波路１３に印加される。光源３１の出力光
は、順次、偏波面保持光ファイバ２６、光サーキュレー
タ３７、偏波面保持光ファイバ２８を通って光変調器４
３の入出射光導波路１２に入射され、二つの位相シフト
光導波路１３にエネルギーが分割され、反射部２０で反
射され、再び入出射光導波路１２を通って出射される。
二つの位相シフト光導波路１３には、互いに逆向きの電
圧が印加される。偏波面保持光ファイバ２８に出射され
る出射光の強度は、印加電圧に応じて変化する。したが
って、出射光の強度の変化を光検出器３２で検出するこ
とにより、受信アンテナ３３に誘起される電波の強度や
周波数、電波に含まれる信号などを検出することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４の受信装置におい
ては、光変調器４３は一定の偏光成分に対してのみ作動
するので、光変調器４３の入射光がとおる光ファイバに
偏波面保持光ファイバ２６、２８を使用することが避け
られない。通常のシングルモード光ファイバを使用する
と、歪や温度変化などにより、偏光状態に変化が生じ、
光変調器によって変調される光のパワーが変動するた
め、実用に耐えない。

【０００６】しかし、偏波面保持光ファイバは通常のシ
ングルモード光ファイバに比べて高価である。さらに、
偏波面保持光ファイバを用いた場合には、光源３１の出
力光のうち、一定の偏光成分しか利用されないことにも
なる。

【０００７】本発明は、これらの問題を解消し、すなわ
ち、光源の出射光の偏波面に依存することなく、実質的
に全体にわたって、シングルモード光ファイバを用い、
感度が低下することがない光変調装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、入射された光
が、印加される電気信号の電圧に依存して、強度を変化
して出射するように、複数の光変調器を含んで構成され
る光変調装置において、同一の電気信号が同一の位相で
印加されるように、光変調器のうち少なくとも二つの光
変調器の変調電極は、互いに直列に接続されている光変
調装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００１０】図１は、本発明による光変調装置の等価回
路を示す図である。図２は、本発明の光変調装置を用い
た受信装置の構成図である。図２において、波線で仕切
られた枠内が光変調装置１である。

【００１１】図１および図２において、二つの光変調器
４１、４２が使われている。これらの光変調器は、図３
に示した構成と同じである。以下において光変調器の説
明は、図３に準ずる。

【００１２】光源３１の出力光は、偏光分離合成器２３
によって、偏波面が互いに垂直をなす二つの直線偏光に
分けられ、二つの光変調器４１、４２にそれぞれ入射さ
れる。ここで、光源３１から偏光分離合成器２３まで
は、シングルモード光ファイバ４４、４６が用いられて
いる。そして、偏光分離合成器２３と二つの光変調器４
１、４２の間は、偏波面保持光ファイバ２６、２７で接
続されている。実用上、偏光分離合成器２３と二つの光
変調器４１、４２の間の距離は、光源３１と偏光分離合
成器２３との間の距離に比べて、極めて短い。つまり、
実質的には全体にわたって、シングルモード光ファイバ
が使われている。なお、光サーキュレータ３７と光検出
器３２の間は、シングルモード光ファイバ４５で結ばれ
ている。

【００１３】受信アンテナ３３に誘起された交流電圧
は、インピーダンス変換回路３５を経て、直列に接続さ
れた二つの光変調器４１、４２の変調電極に印加され
る。変調電極に印加された印加電圧によって、それぞれ
の光変調器４１、４２に入射された光は、変調されて出
射され、偏光分離合成器２３によって再び合成され、光
サーキュレータ３７を通じて光検出器３２に入射され
る。

【００１４】この構成の光変調装置１は、二つの光変調
器４１、４２の入射光の光パワー比の如何にかかわら
ず、その和が一定であること、いわゆる偏波補償機能を
有することに特徴がある。

【００１５】次に、図１において、破線で仕切られた枠
内には、特性を同じくする二つの光光変調器の等価回路
５１、５２が示され、これらが直列に接続されている。
Ｌｍ、Ｃｍ、およびＲｍは、二つの光変調器の変調電極
によるそれぞれインダクタンス、キャパシタンス、およ
び抵抗成分である。Ｒ５４は同軸ケーブルの抵抗成分、
Ｖ５３は受信アンテナの誘起電圧成分であり、Ｌ５５お
よびＣ５６がインピーダンス変換回路を構成する。イン
ピーダンス変換回路と変調電極とは直列共振回路を構成
している。

【００１６】単一の光変調器が接続された場合には、５
０Ωの同軸ケーブルを用いると、光変調器の変調電極と
インピーダンス変換回路によって構成される閉回路のイ
ンピーダンスは、通常、約５Ωとなるように調整されて
いる。特性を同じくする二つの光変調器４１、４２の変
調電極１５（図３）は、同一の信号が位相を同じくして
印加されるように、直列に接続されている。５０Ωの同
軸ケーブルを用いているため、光変調器の変調電極とイ
ンピーダンス変換回路によって構成される閉回路のイン
ピーダンスは、２倍になり、光変調器の変調電極とイン
ピーダンス変換回路によって構成される閉回路のインピ
ーダンスは約１０Ωとなる。このため変調電極に印加さ
れる電圧の降下は半分となり、３ｄＢの感度向上が図ら
れる。

【００１７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、二つの光変調器の入射光の光パワー比の如何にかか
わらず、その和を一定とする、いわゆる偏波補償を保ち
つつ、光変調器の変調電極とインピーダンス変換回路に
よって構成される閉回路のインピーダンスが低下するこ
とがない光変調装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光変調装置の等価回路を示す図。

【図２】本発明の光変調装置を用いた受信装置の構成
図。

【図３】従来の光導波路素子からなる光変調器の構成
図。

【図４】従来の電界センサや受信装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１ 光変調装置 １１ 基板 １２ 入出射光導波路 １３ 位相シフト光導波路 １５ 変調電極 １７ 端子 ２０ 反射部 ２３ 偏光分離合成器 ２６、２７、２８ 偏波面保持光ファイバ ３１ 光源 ３２ 光検出器 ３３ 受信アンテナ ３５ インピーダンス変換回路 ３７ 光サーキュレータ ４１、４２、４３ 光変調器 ４４、４５、４６ シングルモード光ファイバ ５１、５２ 光変調器の等価回路 ５３ Ｖ ５４ Ｒ ５５ Ｌ ５６ Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射された光が、印加される電気信号の
   電圧に依存して、強度を変化して出射するように、複数
   の光変調器を含んで構成される光変調装置であって、前
   記光変調器のうち少なくとも二つの光変調器の変調電極
   は、同一の電気信号が同一位相で印加されるように、互
   いに直列に接続されていることを特徴とする光変調装
   置。