高速光変調器の動作原理と最新動向

光通信システムのキーデバイスである光変調器の動作原理から最新動向まで解説します。光変調器になじみのない方にも理解していただくために、基礎的な概念から説明いたします。動作原理の説明には数学的表現が多少必要になりますが、直感的に理解していただけるように配慮いたします。光変調器を使ったシステムを設計するために必要な知識を身につけていただくことをゴールと設定します。

1. 電気光学効果による光変調の動作原理
   1. 光変調の数学的表現
   2. 光位相変調
      1. 電気光学効果をもつ光学材料
      2. LN結晶における電気光学効果
      3. 電気光学効果による光位相変調の原理
      4. 光位相変調の実際
      5. 進行波電極による高速動作
   3. 振幅・強度変調
      1. マッハツェンダー構造による強度変調の原理
      2. 振幅変調と寄生位相変調
      3. バイアス点とチャープパラメータ
      4. オンオフ消光比
      5. チャープパラメータと有限の消光比
      6. マッハツェンダー変調器の実際
   4. ベクトル変調
      1. 直交振幅変調
      2. 振幅位相変調
      3. 直交振幅変調と振幅位相変調の比較
   5. 光変調信号の安定性
      1. 光源と光路長の揺らぎ
      2. 各種揺らぎの特徴と抑圧のための手法
2. 各種デジタル 変調方式と光変調器
   1. 2値変調
      1. 強度変調
      2. 位相変調
      3. 周波数変調
   2. 多値変調
      1. 4値位相変調
      2. 多値変調信号の合成
3. 光変調による サイドバンド発生
   1. ベッセル関数による位相変調の数学的表現
      1. ベッセル関数と位相変調
      2. ベッセル関数の基本的性質
      3. ベッセル関数の母関数による定義
      4. 三角関数の合成関数のベッセル関数による展開
   2. 位相変調によるサイドバンドの発生
      1. 位相変調のベッセル関数による展開
      2. 光位相変調の光入力に対する線形性
      3. ベッセル関数の加法定理と位相の加算
      4. 各サイドバンド成分の基本的性質
   3. マッハツェンダー変調器によるサイドバンドの発生
      1. 並列に接続された位相変調器
      2. マッハツェンダー変調器の出力の数学的表記
      3. バランスのとれたマッハツェンダー変調器
      4. マッハツェンダー変調器の基本動作
      5. スキューの影響
4. 両側波帯変調と単側波帯変調
   1. 様々なバイアス条件における両側波帯変調
      1. 直交バイアス
      2. ヌルバイアス
      3. フルバイアス
   2. 単側波帯変調の原理と光周波数シフト
      1. 単一マッハツェンダー変調器による単側波帯変調
      2. 2並列マッハツェンダー変調器による搬送波抑圧単側波帯変調