信号歪み補償機能を併せ持つ光変調器による高速・高精度任意光信号生成

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本研究では、電気－光信号変換機である光変調器において、アナログな信号処理として信号整形の機能も付加させることを目指し、その導入としてまずマッハツェンダー干渉系型変調器が本質的に持つ非線形性を補償したデバイスを作製したので報告する。まず、位相ダイバーシティホモダイン検波を想定した光コヒーレントリンクについて考える。光変調器の電界振幅領域での応答関数をf(V)として、電気信号Vsig(t)によって駆動されると、出力光の電界振幅は入力光とf(Vsig)の積となる(変調信号が電界振幅に乗る)。これをコヒーレント受信すると、出力電気信号として受信光波の電界振幅に比例したものが得られる。ここで、f(V)を線形とした場合を考えると、受信側の出力電気信号は送信側の入力電気信号と同じ(もしくは振幅が定数倍)ものが得られることがわかり、線形なリンクを構成できることがわかる。次に、変調器の応答関数を制御する方法を示す。光変調器として一般的なマッハツェンダ型変調器ではsin関数の応答を持っている。ここでsin関数のマクローリン展開を考えると、1次成分のほかに3次や5次のような高次の非線形成分を持っていることがわかる。本研究では、光干渉計の集積化によってこの非線形性を抑圧したデバイスを提案、実証した。本変調器では1本の電極により4本の光導波路を変調するが、光導波路の位置によって変調深さが異なるため、これを利用して異なる周期の正弦波応答の重ね合わせとし、フーリエ級数展開の考え方を利用して、応答関数を任意関数へと変形させる。実際に作製したデバイスを用いて測定した応答関数から線形性が向上していることを確認した。