(57)【要約】  本発明は、電気的なフィードバック回路を用いた簡易な構成の光強度減算器、これを用いた光Ａ／Ｄ変換器、及び簡易な光強度減算方法を提供することを目的とする。本発明の一態様である光強度減算器（１００）は、光減算部（１）、フィードバック回路（２）、光入力ポート（３）、第１の光出力ポート（４）、第２の光出力ポートを有する。光減算部（１）は、光入力ポート（３）を介して入力光が入力され、第１の光出力ポート（４）に第１の出力光を出力するとともに、第２の光出力ポート（５）に第２の出力光を出力する。光減算部（１）は、制御電圧（Ｖｓ）に応じて入力光の光強度から第２の出力光の光強度を減じることにより第１の出力光を生成する。フィードバック回路（２）は、第２の光出力ポート（５）を介して光減算部（１）と接続され、受光した第２の出力光の光強度に応じた制御電圧（Ｖｓ）を出力する。
2012073447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光が入力される光入力ポートと、
第１の出力光が出力される第１の光出力ポートと、
第２の出力光が出力される第２の光出力ポートと、
前記光入力ポートを介して前記入力光が入力され、前記第１の光出力ポートに前記第１の出力光を出力するとともに、前記第２の光出力ポートに前記第２の出力光を出力する光減算手段と、
前記第２の光出力ポートを介して前記光減算手段と接続され、受光した前記第２の出力光の光強度に応じた制御電圧を出力するフィードバック回路と、を備え、
前記光減算手段は、前記制御電圧に応じて前記入力光の光強度から前記第２の出力光の光強度を減じることにより前記第１の出力光を生成する、
光強度減算器。
【請求項２】
前記フィードバック回路は、
前記第２の出力光の光強度を基準光強度と比較し、
前記第２の出力光の光強度が前記基準光強度に一致するようにフィードバック制御を行うことを特徴とする、
請求項１に記載の光強度減算器。
【請求項３】
前記光減算手段は、
前記光入力ポートから入力される前記入力光を分波した第１の分波光及び第２の分波光を出力する光分波器と、
前記第１の分波光を通過させる第１の光導波路と、
前記第２の分波光を通過させる第２の光導波路と、
前記第１の光導波路上に設けられた第１の電極と、
前記第２の光導波路上に設けられた第２の電極と、
前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光とを合波し、前記第１及び前記第２の光出力ポートにそれぞれ前記第１及び前記第２の出力光を出力する光合波器と、を備え、
前記光減算手段、前記光入力ポート、前記第１及び前記第２の光出力ポートはマッハツェンダ型光干渉計を構成し、
前記フィードバック回路は、前記第１及び前記第２の電極のそれぞれに前記制御電圧を印加することにより、前記第１及び前記第２の出力光の強度を調整することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の光強度減算器。
【請求項４】
前記光入力ポートと前記第２の光出力ポートとは、前記光減算器を介して対角配置されることを特徴とする、
請求項３に記載の光強度減算器。
【請求項５】
前記フィードバック制御回路は、
前記フィードバック制御開始前における前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光との位相差を９０°に制御することを特徴とする、
請求項４に記載の光強度減算器。
【請求項６】
前記フィードバック制御回路は、
前記フィードバック制御開始前における前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光の光強度が前記基準光強度に満たない場合には、前記フィードバック制御を開始することなく、前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光との位相差を１８０°に制御することを特徴とする、
請求項５に記載の光強度減算器。
【請求項７】
前記フィードバック回路は、
前記第２の出力光を受光し、当該第２の出力光を光電変換した出力電圧を出力する受光手段と、
前記出力電圧と基準電圧とを比較し、前記比較の結果を比較結果信号として出力する比較器と、
前記比較結果信号に応じて、前記第１及び前記第２の電極のそれぞれに前記制御電圧を印加する制御手段と、を備えることを特徴とする、
請求項５又は６に記載の光強度減算器。
【請求項８】
前記第１及び前記第２の電極は、それぞれ複数の分割電極に分割され、
前記制御手段は、前記比較結果信号に応じて、前記複数の分割電極のうち、前記制御電圧を印加する前記分割電極の数を変化させることを特徴とする、
請求項７に記載の光強度減算器。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の前記光強度減算器をｎ（ｎは、２以上の整数）個備え、
ｎ個の前記光強度減算器は直列に接続され、
１番目の前記光強度減算器の前記光入力ポートには、外部から入力光が入力され、
ｎ番目の前記光強度減算器の前記第１の光出力ポートからは、外部へ出力光が出力され、
ｋ（ｋは、１≦ｋ≦（ｎ−１）を満たす整数）番目の前記光強度減算器の前記第１の光出力ポートは、（ｋ＋１）番目の前記光入力ポートと接続され、
前記ｎ個の光強度減算器の前記受光手段からの前記出力電圧を、デジタル出力信号として出力することを特徴とする、
光Ａ／Ｄ変換器。
【請求項１０】
制御電圧に応じて、入力光の光強度から第２の出力光の光強度を減じる減算動作を行うことにより、第１の出力光を生成し、
前記第１及び前記第２の出力光を出力し、
前記第２の出力光を受光し、受光した前記第２の出力光の光強度に応じて前記制御電圧を生成し、
前記制御電圧に基づいて、前記減算動作をフィードバック制御する、
光強度減算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光強度減算器、光Ａ／Ｄ変換器及び光強度減算方法に関し、特に入力された光から一定の光強度を減算する光強度減算器、光Ａ／Ｄ変換器及び光強度減算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中／長距離系の光通信システムにおいては、高速化や波長多重による大容量化がますます進んでいる。現在の幹線系光通信システムでは、波長多重通信が用いられる。この波長多重通信では、波長チャネル間隔が定められている。そのため、光ファイバアンプの帯域内における波長チャネル間隔が５０ＧＨｚ間隔であれば、約１００チャネルを利用することができる。【０００３】
ここで、チャネル間隔をΔｆ［Ｈｚ］とする。また、伝送速度をＢ［ｂｉｔ／ｓ］とする。このときの周波数利用効率は、Ｂ／Δｆ［ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ］で表される。Δｆ＝５０ＧＨｚ、かつ各チャネルの伝送速度が１００Ｇｂｉｔ／ｓである場合には、周波数利用効率は２ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚとなる。【０００４】
しかし、光ファイバアンプ帯域は限られているため、周波数利用効率を高めることが必要である。ただし、周波数利用効率を高くするために単純に信号のビットレートを高くすると、チャネル間のクロストークが問題となる。そこで、次世代の光通信方式として、光多値変調や光直交周波数分割多重（以下ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の検討が進んでいる。【０００５】
光多値変調は、光の振幅や位相を０又は１の２値だけではなく、多値化する変調方式である。これにより、周波数利用帯域を増やさずに情報量を増大させることができる。また、光ＯＦＤＭでは、電気信号によってＯＦＤＭ信号を生成して光変調し、光サブキャリア間を直交状態にして多重化する。その結果、クロストーク問題を解決し、周波数利用効率を高めることができる。【０００６】
このように電気信号処理を主とした多値化／多重化を行うことにより伝送された光信号は、受信側で電気信号に復調される。光復調回路の受光器（ＰＤ）の後段には、アナログ／デジタル（以下、Ａ／Ｄ）変換器が必要となる。現在は、電気回路を利用したＡ／Ｄ変換器が一般的に用いられている。【０００７】
他方、光信号のアナログ量を直接デジタル値として導出するＡ／Ｄ変換器は、高速性の点で有利である。そのため、光信号のアナログ量を直接デジタル値として導出するＡ／Ｄ変換器についての提案が多くなされている。例えば、特許文献１では、光信号を異なる所定の分割比で分割することによって、光量を所定の比率で表す。そして、各分割光信号が閾値に達しているかどうかで、入力された光信号の光アナログ量を検出している。【０００８】
また、特許文献２では、光Ａ／Ｄ変換手段において、アナログ信号である入力光信号に対し、非線形光素子を介した帰還系が構成される。これにより、光Ａ／Ｄ変換手段より順次デジタル信号である第１出力光を得ている。【０００９】
特許文献３では、符号化や量子化を光信号で処理する光符号化回路が開示されている。この光符号化回路は、光強度に関する入出力特性が異なる周期性を有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器が用いられる。第１の波長を有する信号光のパルス列を、第１の波長とは異なる近傍の第２の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を各光符号化器から出力する。次いで、光量子化回路は、各光符号化器にそれぞれ接続され、光強度に関する入出力特性が周期性を有する光非線形素子を備えた複数の光しきい値処理器を用いて、第１の波長とは異なる近傍の第３の波長を有する搬送波光のパルス列を、光符号化された複数の信号光のパルス列に従ってそれぞれ光しきい値処理を行うことにより光量子化して光デジタル信号として出力している。【００１０】
特許文献４では、同じ基板上に形成された複数の分岐干渉型光変調器及び光起電力素子を有する光Ａ／Ｄ変換装置が開示されている。この光Ａ／Ｄ変換装置は、光起電力素子の出力電圧が分岐干渉型光変調器に印加されることを特長としている。この例では、ＰＤで受光した強度信号光を光電変換する。そのため、変換後の電気信号の速度が、全体の回路の速度を決定してしまうことになる。【００１１】
また、光には強度信号だけではなく位相差を信号として用いることができる。上述の特許文献にも、この手法を用いている例がある。さらに、この手法を用い、光電変換を行わずに、光のまま、強度から位相差を作り出して利用している例がある。特許文献５には、ＯＮ、ＯＦＦされている光信号を用いて、その信号を位相差の信号に変換する論理保持・論理反転信号光生成器が示されている。【００１２】
特許文献６には、フィルタによって制御光を除去する、光の位相差の変調信号を利用した装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２４９２４号公報
【特許文献２】特開平１−５６４２６号公報
【特許文献３】特開２００５−１７３５３０号公報
【特許文献４】実開昭６１−２０３５６６号公報
【特許文献５】特開２００６−２７６０９５号公報
【特許文献６】特開２００８−５２０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
光の強度を減算するには、入力された光の振幅と位相に対し、位相が反転された信号を別途用意する。そして、波の性質を利用してこれらを干渉させることにより、理論上は可能である。位相を正しく反転して重ねるためには、入力された信号の正確な位相を検出し、瞬間的に位相反転信号を生成しなければならない。さらに、入力信号と位相反転信号とを、時間的なずれが生じないように干渉させることが必要である。これを実現するためには、大規模な装置が必要であり、かつ装置の調整が複雑となってしまう課題がある。そこで、できる限り簡易な光Ａ／Ｄ変換を実現することが望ましい。【００１５】
この課題を解決するため、特許文献４で開示されたように、マッハツェンダ型（ＭＺ）型干渉計を利用し、光Ａ／Ｄ変換器を簡易に構成し、光の強度情報ではなく、位相情報を用いることが考えられる。そのためには、効率的に光の強度信号を位相差の信号に変換する装置が必要となる。このような光強度位相変換器には、同じ光強度に対して、異なる位相回転量を実現する必要がある。【００１６】
すなわち、各ビットに対応するＭＺ型干渉計をビット数分用意すると、同じ光強度に対して異なる位相回転量を、ＭＺ型干渉計のそれぞれに出力する装置が必要である。さらに、ある単位の位相回転量を出力する装置を接続できる構造が望ましいが、これらを簡易に実現することは困難である。そのため、特許文献４では、光を一旦電気に変換してから、異なる位相回転量を与えている。そのため、装置の構成が複雑になってしまう。【００１７】
また、光強度を位相へ変換するにはＳＯＡ素子の特性である公知のＳＰＭ（自己位相変調）やＸＰＭ（相互位相変調）の効果を利用し、その光強度位相変換器をＭＺ干渉計内に配置して光強度の判定を実現している。ただし、ｍ（ｍは、１以上の整数）ビットで出力するために、光強度位相変換器において、ｍ本の異なる位相回転量を得なければならない。そのため、２のｍ乗の長さとなるｍ本の位相変換部を並列に配置している。その結果、ビット数ｍが大きいと、素子面積が増大する問題がある。よって、光Ａ／Ｄ変換器の構成を簡単化するには、上述の手法とは異なる原理を用いる必要がある。【００１８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、電気的なフィードバック回路を用いた簡易な構成の光強度減算器、これを用いた光Ａ／Ｄ変換器、及び簡易な光強度減算方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様である光強度減算器は、入力光が入力される光入力ポートと、第１の出力光が出力される第１の光出力ポートと、第２の出力光が出力される第２の光出力ポートと、前記光入力ポートを介して前記入力光が入力され、前記第１の光出力ポートに前記第１の出力光を出力するとともに、前記第２の光出力ポートに前記第２の出力光を出力する光減算部と、前記第２の光出力ポートを介して前記光減算部と接続され、受光した前記第２の出力光の光強度に応じた制御電圧を出力するフィードバック回路と、を備え、前記光減算部は、前記制御電圧に応じて前記入力光の光強度から前記第２の出力光の光強度を減じることにより前記第１の出力光を生成するものである。【００２０】
本発明の一態様である光強度減算方法は、制御電圧に応じて、入力光の光強度から第２の出力光の光強度を減じる減算動作を行うことにより、第１の出力光を生成し、
前記第１及び前記第２の出力光を出力し、前記第２の出力光を受光し、受光した前記第２の出力光の光強度に応じて前記制御電圧を生成し、前記制御電圧に基づいて、前記減算動作をフィードバック制御するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電気的なフィードバック回路を用いた簡易な構成の光強度減算器、これを用いた光Ａ／Ｄ変換器、及び簡易な光強度減算方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１にかかる光強度減算器の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態２にかかる光強度減算器の構成を示す構成図である。
【図３】実施の形態２にかかる利得可変アンプの出力電圧を示すグラフである。
【図４】実施の形態２にかかる光強度減算器の動作例を示す動作表である。
【図５】実施の形態３にかかる光強度減算器の構成を示す構成図である。
【図６】実施の形態４にかかる光Ａ／Ｄ変換器の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２４】
実施の形態１
まず、実施の形態１にかかる光強度減算器１００について説明する。光強度減算器１００は、電気的なフィードバック回路を用いることにより、入力された光信号の光強度から、ある一定の光強度を減算するものである。図１は、実施の形態１にかかる光強度減算器１００の構成を示す構成図である。以下、図１を参照して、光強度減算器１００の構成及び動作原理について説明する。光強度減算器１００は、光減算部１、フィードバック回路２、光入力ポート３、第１の光出力ポート４及び第２の光出力ポート５により構成される。
【００２５】
光減算部１は、光入力ポート３を介して、光入力Ｉｎｐｕｔから入力光（光強度Ｐｉｎ）が入力される。また、光減算部１は、第１の光出力ポート４を介して、光出力Ｏｕｔｐｕｔへ第１の出力光（光強度Ｐｏｕｔ１）を出力する。さらに、光減算部１は、第２の光出力ポート５を介して、フィードバック回路２へ第２の出力光（光強度Ｐｏｕｔ２）を出力する。
【００２６】
フィードバック回路２は、入力される第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２を制御電圧Ｖｓに変換する。フィードバック回路２は、制御電圧Ｖｓを光減算部１に出力する。
【００２７】
続いて、光強度減算器１００の動作について説明する。まず、光入力ポート２から光減算部１へ、入力光が入力される。入力光は、光減算部１により、第１の出力光及び第２の出力光に分波される。この場合、光出力Ｏｕｔｐｕｔに出力される第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は、以下の式（１）で表される。
Ｐｏｕｔ１＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ２    ・・・（１）
すなわち、光減算部１は、入力光から第２の出力光を減算することにより、第１の出力光を生成する。
【００２８】
フィードバック回路２は、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２をモニタし、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２が所望の光強度（基準光強度Ｐｒｅｆ２）と一致するか否かを比較する。そして、比較結果に基づいて制御電圧Ｖｓを生成する。制御電圧Ｖｓは、光減算部１へフィードバックされる。光減算部１は、制御電圧Ｖｓに基づいて、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１及び第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２を調整する。
【００２９】
ここで、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２と基準光強度Ｐｒｅｆ２との差分の値に着目して、場合分けをして説明する。まず、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２と基準光強度Ｐｒｅｆ２とが等しい場合について説明する。この場合、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２は、基準光強度Ｐｒｅｆ２と一致する。このことは、式（１）より、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１も所望の光強度（所望出力光強度Ｐｒｅｆ１）と一致していることを意味する。つまり、この場合、光強度減算器１００では所望の減算動作が実現されている。
【００３０】
続いて、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２が基準光強度Ｐｒｅｆ２よりも大きい場合について説明する。この場合、式（１）より、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は所望出力光強度Ｐｒｅｆ１よりも小さくなる。このとき、フィードバック回路２は、制御電圧Ｖｓにより、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１を大きく、かつ第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２を小さくするように光減算部１を制御する。これにより、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は、所望出力光強度Ｐｒｅｆ１に近づいてゆく。その結果、光強度減算器１００は、所望の減算動作に到達する。
【００３１】
一方、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２が基準光強度Ｐｒｅｆ２よりも小さい場合について説明する。この場合、式（１）より、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は所望出力光強度Ｐｒｅｆ１よりも大きくなる。このとき、フィードバック回路２は、制御電圧Ｖｓにより、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１を小さく、かつ第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２を大きくするように光減算部１を制御する。これにより、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は、所望出力光強度Ｐｒｅｆ１に近づいてゆく。その結果、光強度減算器１００は、所望の減算動作に到達する。
【００３２】
以上のフィードバック動作を繰り返すことにより、光強度減算器１００は、所望の減算動作状態に収束する。その結果、光強度減算器１００は、所望出力光強度Ｐｒｅｆ１を有する第１の出力光を出力することができる。
【００３３】
従って、本構成によれば、一般的なフィードバック回路を設けるだけで、光強度減算器を構成することが可能である。これにより、素子面積の増大を抑制することができる、簡易な構造の光強度減算器を提供することができる。
【００３４】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかる光強度減算器２００について説明する。光強度減算器２００は、実施の形態１にかかる光強度減算器１００の具体例である。図２は、実施の形態２にかかる光強度減算器２００の構成を示す構成図である。以下、図２を参照して、光強度減算器２００の構成及び動作原理について説明する。
【００３５】
光強度減算器２００は、光減算部１０及びフィードバック回路２０を有する。光減算部１０は、光強度減算器１００の光減算部１に対応する。フィードバック回路２０は、光強度減算器１００のフィードバック回路２に対応する。また、第１の制御電圧Ｖｓ１及び第２の制御電圧Ｖｓ２は、光強度減算器１００の制御電圧Ｖｓに対応する。光強度減算器２００のその他の構成は、光強度減算器１００と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
光減算部１０は、光分波器１１、第１の光導波路１２、第２の光導波路１３、第１の電極１４、第２の電極１５、光合波器１６により構成される。光分波器１１の光入力側端は、光入力ポート３を介して、光入力Ｉｎｐｕｔと光接続される。光分波器１１の光出力側端と光合波器１６の光入力側端との間には、第１の光導波路１２と第２の光導波路１３とが並列配置される。第１の光導波路１２上には、第１の電極１４が形成される。第２の光導波路１３上には、第２の電極１５が形成される。光合波器１６の光出力側端は、第１の光出力ポート４を介して、光出力Ｏｕｔｐｕｔと光接続される。また、光合波器１６の光出力側端は、第２の光出力ポート５を介して、フィードバック回路２０と接続される。
【００３７】
光減算部１０、光入力ポート３、第１の光出力ポート４及び第２の光出力ポート５は、１個のマッハツェンダ型光干渉計（以下ＭＺＩ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を構成する。
【００３８】
フィードバック回路２０は、受光部２１、比較器２２及び制御部２３を有する。受光部２１は、受光器２４及びトランスインピーダンスアンプ（以下、ＴＩＡ）２５を有する。制御部２３は、利得可変アンプ２６及び差動アンプ２７を有する。
【００３９】
受光器２４の出力端子は、ＴＩＡ２５を介して、比較器２２の一方の入力端子と、利得可変アンプ２６の入力端子と、に接続される。比較器２２の他方の入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。比較器２２の出力端子は、利得可変アンプ２６の制御端子と接続される。利得可変アンプ２６の出力端子は、差動アンプ２７の入力端子と接続される。差動アンプ２７の一方の出力端子からは、第１の制御電圧Ｖｓ１が、第１の電極１４へ出力される。差動アンプ２７の他方の出力端子からは、第２の制御電圧Ｖｓ２が、第２の電極１５へ出力される。
【００４０】
続いて、光強度減算器２００の動作について説明する。まず、光入力ポート３から光分波器１１へ、入力光（光強度Ｐｉｎ）が入力される。なお、以下では、光強度Ｐｉｎの大きさを１００として説明する。入力光は、光分波器１１により、第１の分波光及び第２の分波光に分波される。第１の分波光と第２の分波光とは、５０：５０の光強度で分波される。光分波器１１は、第１の分波光を、第１の光導波路１２へ出力する。また、光分波器１１は、第２の分波光を、第２の光導波路１３へ出力する。
【００４１】
例えば、光分波器１１が２×２の多モード干渉計分波器（以下ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）である場合には、第１の分波光と第２の分波光との間には、９０°の位相差が生じる。また、例えば、光分波器１１がＹ分岐回路である場合には、第１の分波光と第２の分波光との間には、位相差は生じない。
【００４２】
光強度減算器２００では、第１の電極１４に電圧を印加することにより、第１の光導波路１２の屈折率を変化させることができる。これにより、第１の光導波路１２を通過する第１の分波光の位相を変化させることができる。また、第２の電極１５に電圧を印加することにより、第２の光導波路１３の屈折率を変化させることができる。これにより、第２の光導波路１３を通過する第２の分波光の位相を変化させることができる。
【００４３】
第１の光導波路１２を通過した第１の分波光及び第２の光導波路１３を通過した第２の分波光は、光合波器１６に入力される。光合波器１６は、第１の光出力ポート４及び第２の光出力ポート５のそれぞれへ、第１の出力光及び第２の出力光を出力する。光強度減算器２００はＭＺＩを含んでいるので、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１及び第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２は、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差によって決定される。
【００４４】
例えば、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差が０°であれば、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１と第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２との比は５０：５０となる。また、例えば、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差が９０°であれば、光は分波されることなく、第２の出力光（Ｐｏｕｔ２＝１００）のみが第２の光出力ポート５に出力される。さらに、例えば、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差が２７０°（−９０°）であれば、光は分波されることなく、第１の出力光（Ｐｏｕｔ１＝１００）のみが第１の光出力ポート４に出力される。
【００４５】
つまり、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差が０°から９０°へ変化するに従って、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は、５０から０に低下する。その後、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差が９０°から１８０°へ変化するに従って、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は０から５０に上昇する。さらに、位相差が１８０°から２７０°へ変化するに従って、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は、５０から１００に上昇する。
【００４６】
一方、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差が０°から９０°へ変化するに従って、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２は、５０から１００に上昇する。その後、第１の光導波路を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差が９０°から１８０°へ変化するに従って、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２は１００から５０に低下する。さらに、位相差が１８０°から２７０°へ変化するに従って、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２は、５０から０に低下する。
【００４７】
すなわち、光合波器１６に入力される光の位相差を調整することにより、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１及び第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２との比を変えることができる。以上の特性を利用することにより、本実施の形態にかかる光強度減算器２００は、光強度減算器２００に入力された入力光から一定の光強度を減算する、つまり式（１）に示す減算動作を行う。
【００４８】
フィードバック回路２の受光部２１は、第２の出力光（光強度Ｐｏｕｔ２）を受光する。受光部２１は、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２を光電変換し、出力電圧を生成する。具体的には、受光器２４（ＰＤ、Ｐｈｏｔｏ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２をモニタする。受光器２４は、受光した第２の出力光を吸収して、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２に対応する光電流を発生させる。この光電流は、通常は微弱であるため、ＴＩＡ２５により増幅される。ＴＩＡ２５は、光電流を電圧に変換、かつ信号を増幅して、その変換した電圧を出力する。つまり、出力電圧ＶＴＩＡは、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２を表す。
【００４９】
比較器２２は、出力電圧ＶＴＩＡと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは、実施の形態１にかかる基準光強度Ｐｒｅｆ２に対応するものである。つまり、出力電圧ＶＴＩＡと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較することは、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２と基準光強度Ｐｒｅｆ２とを比較することを意味する。比較器２２は、出力電圧ＶＴＩＡと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分に対応する比較結果電圧Ｖｃｏｍを、利得可変アンプ２６へ出力する。
【００５０】
利得可変アンプ２６は、比較結果電圧Ｖｃｏｍに応じて、ＴＩＡ２５の出力電圧ＶＴＩＡを増幅する。利得可変アンプ２６は、増幅した電圧を、出力電圧ＶＡＭＰとして出力する。差動アンプ２７は、出力電圧ＶＡＭＰに応じて差動信号を生成する。生成した差動信号の一方は、第１の制御電圧Ｖｓ１として、第１の電極１４へ出力される。生成した差動信号の他方は、第２の制御電圧Ｖｓ２として、第２の電極１５へ出力される。
【００５１】
ここで、出力電圧ＶＴＩＡと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分の値に着目して、場合分けをして説明する。まず、出力電圧ＶＴＩＡと基準電圧Ｖｒｅｆとが等しい場合について説明する。この場合、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２は、所望の光強度となっている。このことは、式（１）より、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１も所望の光強度（所望出力光強度Ｐｒｅｆ１）と一致していることを意味する。つまり、この場合、光強度減算器２００では所望の減算動作が実現されている。
【００５２】
続いて、出力電圧ＶＴＩＡが基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合について説明する。この場合、式（１）より、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は所望出力光強度Ｐｒｅｆ１よりも小さくなる。この場合、比較器２２は、比較結果電圧Ｖｃｏｍ＝ＶＴＩＡ−Ｖｒｅｆを出力する。利得可変アンプ２６は、比較結果電圧Ｖｃｏｍに応じて出力電圧ＶＴＩＡを増幅した出力電圧ＶＡＭＰを、差動アンプ２７に出力する。差動アンプ２７は、出力電圧ＶＡＭＰに応じて、第１の電極１４及び第２の電極１５に、第１の制御電圧Ｖｓ１及び第２の制御電圧Ｖｓ２をそれぞれ印加する。これにより、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との位相差が調整され、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２が減少する。その結果、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は増大し、所望出力光強度Ｐｒｅｆ１に近づいてゆく。
【００５３】
一方、出力電圧ＶＴＩＡが基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さい場合について説明する。この場合、式（１）より、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は所望出力光強度Ｐｒｅｆ１よりも大きくなる。この場合、比較器２２は、比較結果電圧Ｖｃｏｍ＝ＶＴＩＡ−Ｖｒｅｆを出力する。利得可変アンプ２６は、比較結果電圧Ｖｃｏｍに応じて出力電圧ＶＴＩＡを増幅した出力電圧ＶＡＭＰを、差動アンプ２７に出力する。差動アンプ２７は、出力電圧ＶＡＭＰに応じて、第１の電極１４及び第２の電極１５に、第１の制御電圧Ｖｓ１及び第２の制御電圧Ｖｓ２をそれぞれ印加する。これにより、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との位相差が調整され、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２が増大する。その結果、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１は減少し、所望出力光強度Ｐｒｅｆ１に近づいてゆく。
【００５４】
以上のフィードバック動作を繰り返すことにより、光強度減算器２００は、実施の形態１にかかる光強度減算器１００と同様に、所望の減算動作状態に収束する。その結果、光強度減算器２００は、所望出力光強度Ｐｒｅｆ１を有する第１の出力光を出力することができる。
【００５５】
従って、本構成によれば、実施の形態１にかかる光強度減算器１００と同様に、一般的なフィードバック回路を設けるだけで、光強度減算器を構成することが可能である。これにより、素子面積の増大を抑制することができる、簡易な構造の光強度減算器を提供することができる。
【００５６】
また、フィードバック回路２０は、一般的な比較器や増幅器で構成することが可能であるので、通常の光強度減算器と比べて、光強度減算器１００は回路面積抑制の観点で有利である。
【００５７】
次いで、入力光の光強度Ｐｉｎが、基準光強度Ｐｒｅｆ２に満たない場合について検討する。この場合、上述のフィードバック制御を行っても、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２を、基準光強度Ｐｒｅｆ２に収束させることができない。その結果、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１も、所望出力光強度Ｐｒｅｆ１に収束しない。従って、この場合には、フィードバック制御を中止する対策が必要である。
【００５８】
フィードバック制御の中止は、利得可変アンプ２６により実現することができる。この場合、利得可変アンプ２６は、比較器２２の比較結果電圧Ｖｃｏｍが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい場合にのみ、増幅動作を行う。図３は、利得可変アンプ２６の出力電圧ＶＡＭＰを示すグラフである。図３に示すように、利得可変アンプ２６は、比較結果電圧Ｖｃｏｍが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい場合に、出力電圧ＶＡＭＰを出力する。
【００５９】
ここで、閾値電圧Ｖｔｈの値について検討する。上述のフィードバック制御においては、出力電圧ＶＴＩＡは、基準電圧Ｖｒｅｆを中心とした振動状態を経て、基準電圧Ｖｒｅｆに収束する。そのため、基準電圧Ｖｒｅｆを中心としたある程度の範囲を、振動範囲として確保する必要がある。よって、この振動範囲内に閾値電圧Ｖｔｈを設定してしまうと、フィードバック制御が途中で停止してしまう。従って、閾値電圧Ｖｔｈには、基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さい電圧を設定するのが望ましい。具体的には、基準電圧Ｖｒｅｆには、上述の振動範囲の下限よりもわずかに小さい電圧を設定することが望ましい。
【００６０】
また、光強度減算器２００の誤動作を防止するために、フィードバック制御開始前の初期状態における出力電圧ＶＴＩＡは、基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きな電圧であることが望ましい。これにより、フィードバック制御の開始とともに、出力電圧ＶＴＩＡは降下を開始し、基準電圧Ｖｒｅｆに収束する。つまり、初期状態における出力電圧ＶＴＩＡが閾値電圧Ｖｔｈを下回らないようにすることで、フィードバック制御を確実に開始させることができる。これは、受光器２４をノーマリーオンの状態とすることにより可能である。
【００６１】
受光器２４をノーマリーオンの状態とする方法について説明する。受光器２４をノーマリーオンの状態とするには、例えば、２×２のＭＭＩからなる光分波器１１及び光合波器１６を適用し、受光器２４を光入力Ｉｎｐｕｔとクロスの位置関係（図２）にする。そして、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の初期状態における位相差を９０°とする。これにより、第２の出力光のみ（Ｐｏｕｔ２＝１００）が出力され、受光器２４をノーマリーオンの状態とすることができる。なお、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の初期状態における位相差を９０°とすることは、利得可変アンプ２６の初期状態における出力電圧ＶＡＭＰを適宜設定することで可能であることは言うまでない。
【００６２】
上述のように、受光器２４がノーマリーオンの状態では、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２は１００（Ｐｏｕｔ２＝Ｐｉｎ）となる。そのため、第２の出力光の光強度Ｐｏｕｔ２が基準光強度Ｐｒｅｆ２よりも大きければ、初期状態における出力電圧ＶＴＩＡは基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きくなる。
【００６３】
一方、基準光強度Ｐｒｅｆ２が基準光強度Ｐｒｅｆ２よりも小さければ、初期状態における出力電圧ＶＴＩＡは基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなる。従って、フィードバック制御は行われない。このとき、光強度減算器２００は、第１の出力光のみ（Ｐｏｕｔ１＝１００）を出力する。すなわち、利得可変アンプ２６により、第１の光導波路１２を通過した第１の分波光と第２の光導波路１３を通過した第２の分波光との間の位相差を１８０°とする出力電圧ＶＡＭＰを出力する。これにより、第１の出力光の光強度Ｐｏｕｔ１を１００（Ｐｏｕｔ１＝Ｐｉｎ）とすることができる。すなわち、光強度減算器２００は、光入力Ｉｎｐｕｔを、光出力Ｏｕｔｐｕｔから入力された入力光を、そのまま光出力Ｏｕｔｐｕｔへ出力する。
【００６４】
図４は、光強度減算器２００の動作例を示す動作表である。図４に示すように、利得可変アンプ２６への入力電圧（ＴＩＡ２５の出力電圧ＶＴＩＡ）が閾値電圧Ｖｔｈ以下であれば、第１の電極１４による位相シフト量は０、第２の電極１５による位相シフト量はπ（１８０°）となる。初期状態、すなわち受光器２４がノーマリーオンの状態では、第１の電極１４によるシフト量と第２の電極１５によるシフト量とは等しく、例えばどちらもπ／２である。また、基準電圧Ｖｒｅｆに相当する位相シフト量をχとすると、収束時には、第１の電極１４による位相シフト量はχ、第２の電極１５による位相シフト量はπ−χである。
【００６５】
光強度減算器２００では、好適な比較器２２及び、好適な閾値電圧Ｖｔｈを有する利得可変アンプ２６が用いられることで、図４の動作表に示す動作が実現されている。
【００６６】
従って、本構成によれば、一般的な増幅器を用いたフィードバック回路を設けることにより、光強度減算器を実現することが可能である。これにより、素子面積の増大を抑制することができる、簡易な構造の光強度減算器を提供することができる。
【００６７】
実施の形態３
次に、実施の形態３にかかる光強度減算器３００について説明する。光強度減算器３００は、実施の形態２にかかる光強度減算器２００の構成転換例である。図５は、実施の形態３にかかる光強度減算器３００の構成を示す構成図である。図５に示すように、光強度減算器３００は、光減算部３０及びフィードバック回路４０を有する。光減算部３０は、光強度減算器２００の光減算部１０に対応する。フィードバック回路４０は、光強度減算器２００のフィードバック回路２０に対応する。
【００６８】
光減算部３０は、光減算部１０の第１の電極１４及び第２の電極１５を、それぞれ第１の分割電極部３１及び第２の分割電極部３２に置き換えたものである。フィードバック回路４０は、フィードバック回路２０の制御部２３を、制御回路４１に置き換えたものである。光強度減算器３００のその他の構成は、光強度減算器２００と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
第１の分割電極部３１及び第２の分割電極部３２は、複数の分割電極からなる。例えば、化合物半導体で第１の光導波路１２及び第２の光導波路１３を構成した場合、第１の分割電極部３１及び第２の分割電極部３２の分割電極１個あたりの電極長は、１０００μｍとなる。従って、分割数が４である場合には、分割電極の長さの合計は、４０００μｍとなる。長さ１０００μｍの分割電極により、本実施の形態において必要な最大位相差であるπを光に与えるためには、材料組成により違いはあるものの、化合物半導体の場合には、通常、２〜３Ｖ程度の電圧を印加する必要がある。従って、分割数が４である場合には、それぞれの分割電極には、必要電圧の１／４である０．５〜０．７５Ｖ程度の電圧をかければよいことになる。
【００７０】
分割電極１個あたりの電圧を０．５〜０．７５Ｖまで小さくすることができると、電圧を印加するドライバ回路として、ＣＭＯＳ回路を用いることができる。これにより、ロジック回路と組み合わせることが可能となり、多機能な処理を行うことができるフィードバック回路を構成することができる。その結果、図５に示すように、光強度減算器２００の制御部２３を、ＣＭＯＳ回路により構成した制御回路４１に置き換えることができる。
【００７１】
この場合、制御回路４１が出力する制御電圧Ｖｓ１１〜Ｖｓ１４及びＶｓ２１〜Ｖｓ２４は一定である。そのため、光強度減算器３００の利得調整は、出力電圧を調整するのではなく、駆動する分割電極の数を調整することにより行う。これにより、光の位相シフト量を調整することができる。
【００７２】
なお、制御回路４１には、外部からクロック４２を供給することも可能である。これにより、光強度減算器３００を直列にｎ（ｎは、２以上の整数）個接続した場合でも、同期をとることが可能である。
【００７３】
実施の形態４
次に、実施の形態４にかかる光Ａ／Ｄ変換器４００について説明する。多値・多重化された光信号を復調するには、光の位相及び振幅の状態を検知する必要がある。しかしながら、複素平面上で光の状態を検知するのは困難である。そのため、前段で実部（Ｉ）と虚部（Ｑ）に分離し、２つの並列な受信器でそれぞれＩとＱの情報を検知する手法が一般的に用いられる。例えば、コヒーレント光検波という手法においては、光位相ハイブリッドという装置を用い、位相が９０度ずつ異なる４つの局所光のそれぞれと信号光とを干渉させる。これにより、２系統のＩ用及び２系統のＱ用の出力光を得て、それぞれの系統の光を受光器（ＰＤ）で受信する。実施の形態２にかかる光Ａ／Ｄ変換器４００は、光のままの状態で、光振幅を多ビットに分解してデジタル値として取り出すものである。
【００７４】
図６は、実施の形態４にかかる光Ａ／Ｄ変換器４００の構成を示す構成図である。図６では、３ビットの光Ａ／Ｄ変換器の構成例を示している。図６に示すように、光Ａ／Ｄ変換器４００は、直列に接続された第１〜第３の光強度減算器５１〜５３を有する。光強度減算器５１〜５３は、実施の形態１〜３にかかる光強度減算器１００、２００又は３００が用いられる。第１の光強度減算器５１の光入力ポート５０は光入力Ｉｎｐｕｔと接続され、入力光が入力される。入力光は、まず第１の光強度減算器５１に導入され、その後、第２の光強度減算器５２及び第３の光強度減算器５３へ導入される。
【００７５】
第１〜第３の光強度減算器５１〜５３には、基準電圧Ｖ１〜Ｖ３が設定されている。基準電圧Ｖ１〜Ｖ３はそれぞれ異なる電圧である。また、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３の利得可変アンプのそれぞれには、閾値電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３が設定されている。ここで、基準電圧Ｖ１〜Ｖ３及び閾値電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３は、式（２）に示す関係を満たすように設定される。
Ｖ１＞Ｖｔｈ１＞Ｖ２＞Ｖｔｈ２＞Ｖ３＞Ｖｔｈ３    ・・・（２）
【００７６】
また、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３の受光器に接続されたそれぞれのＴＩＡからのデジタル出力信号を、Ｄ１〜Ｄ３とする。ここで、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３において、受光器の出力が基準電圧と等しければ、デジタル出力信号Ｄ１〜Ｄ３は「１」となる。また、受光器の出力が０、すなわち減算動作が行われていない場合には、デジタル出力信号Ｄ１〜Ｄ３は「０」となる。実施の形態２で説明したように、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３で減算動作が行われない場合は、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３に入力された光は、全て次段へ出力される。
【００７７】
以上により、基準電圧Ｖ１〜Ｖ３を適切に設定することで、デジタル出力信号Ｄ１〜Ｄ３は、入力光がＡ／Ｄ変換されたビット列として出力される。これにより、本構成によれば、光入力Ｉｎｐｕｔから入力された入力光をＡ／Ｄ変換したデジタル出力信号Ｄ１〜Ｄ３を得ることができる。この際、例えば、基準電圧Ｖ１を４Ｖ、基準電圧Ｖ２を２Ｖ、基準電圧Ｖ３を１Ｖ、Ｖｔｈ１を３Ｖ、Ｖｔｈ２を１．５Ｖ、Ｖｔｈ３を０．５Ｖに設定できる。
【００７８】
ここで、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３のそれぞれでは、基準電圧Ｖ１〜Ｖ３と閾値電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３の差分は光強度減算器のマージンと捉えることが出来る。通常は、上述の例のように、デジタル値の階調以下となるよう、次段の光強度減算器の基準電圧との中間値をとるとよい。
【００７９】
デジタル出力信号Ｄ１〜Ｄ３の出力には、信号の１ビットに対応する時間の間、その値をホールドする回路を付加することができる。これにより、各ビットのタイミングがわずかにずれた場合でも、ホールドした値を読むことにより、正確な値を取り出すことができる。また、クロックで同期することにより、デジタル出力信号Ｄ１〜Ｄ３の出力タイミング調整することができる。これにより、各ビットの減算動作の時間ずれを補正することができる。
【００８０】
なお、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３は、それぞれ基準電圧だけで、減算したい光強度を調整することができる。そのため、第１〜第３の光強度減算器５１〜５３は、全く同一の構成をとることができる。
【００８１】
なお、図６では、３ビットの例を示したが、ｎ（ｎは、２以上の整数）個の光強度減算器を直列に接続することで、ｎビットの光Ａ／Ｄ変換器を構成することができる。また、以上のようにビット数ｎに対して、素子長はｎ倍にしかならない。そのため、本構成によれば、処理ビット数を増加させることが容易である。
【００８２】
ｎ個の光強度減算器ＳＵＢ１〜ＳＵＢｎを直列に接続する場合の構成について説明する。１番目の光強度減算器ＳＵＢ１の光入力ポート３は、光入力Ｉｎｐｕｔと接続される。ｎ番目の光強度減算器ＳＵＢｎの第１の光出力ポート４は、光出力Ｏｕｔｐｕｔ接続される。ｋ（ｋは、１≦ｋ≦（ｎ−１）を満たす整数）番目の光強度減算器ＳＵＢｋの第１の出力ポート４は、（ｋ＋１）番目の光強度減算器ＳＵＢ（ｋ＋１）の光入力ポート３と接続される。これにより、この光Ａ／Ｄ変換器に外部から入力光を入力し、ｎ個の光強度減算器ＳＵＢ１〜ＳＵＢｎを経て、外部に出力光を出力することが可能である。
【００８３】
本構成によれば、高速かつ低電力な光Ａ／Ｄ変換器が実現できる。この光Ａ／Ｄ変換器を光復調回路に利用することにより、高速かつ低電力といったメリットを有する光復調回路を提供することが可能となる。具体的には、コヒーレント検波回路や光直接検波回路に、本実施の形態にかかる光Ａ／Ｄ変換器を内蔵することができる。
【００８４】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態４については、実施の形態１〜３にかかる光強度減算器を応用した光Ａ／Ｄ変換器の例に付いて説明したが、これに限るものではない。光強度減算器によって、信号光の強度を減算する場合には、自在にレベル調整ができる。そのため、例えば光減衰器などの、他の光部品に応用することが可能である。
【００８５】
上述の実施の形態２及び３にかかる光分波器及び光合波器には、例えば、一般的に用いられる２×２のＭＭＩ、Ｙ分岐回路、方向性結合器等を用いることができる。
【００８６】
上述の実施の形態２及び３にかかる受光器の前段には、一般的な光通信に用いられる受信器と同様に、光増幅器、光減衰器又は光フィルタ等を配置することにより、受信感度を高めることができる。
【００８７】
上述の実施の形態２及び３にかかる光導波路は、例えば、一般的なニオブ酸リチウム、化合物半導体又はシリコンなどの材料を用いることが可能である。
【００８８】
また、上述の実施の形態１〜４では、光導波路や受光器などのコンポーネントが集積された構成を例として説明したが、構成はこれに限られるものではない。例えば、各コンポーネントを光ファイバーで接続した構成とすることができる。
【００８９】
さらに、上述の実施の形態３にかかる分割電極の長さや分割数は、上述の例に限られない。例えば、分割数は、２以上の任意の整数とすることができる。
【００９０】
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００９１】
（付記１）入力光が入力される光入力ポートと、第１の出力光が出力される第１の光出力ポートと、第２の出力光が出力される第２の光出力ポートと、前記光入力ポートを介して前記入力光が入力され、前記第１の光出力ポートに前記第１の出力光を出力するとともに、前記第２の光出力ポートに前記第２の出力光を出力する光減算部と、前記第２の光出力ポートを介して前記光減算部と接続され、受光した前記第２の出力光の光強度に応じた制御電圧を出力するフィードバック回路と、を備え、前記光減算部は、前記制御電圧に応じて前記入力光の光強度から前記第２の出力光の光強度を減じることにより前記第１の出力光を生成する、光強度減算器。
【００９２】
（付記２）前記フィードバック回路は、前記第２の出力光の光強度を基準光強度と比較し、前記第２の出力光の光強度が前記基準光強度に一致するようにフィードバック制御を行うことを特徴とする、付記１に記載の光強度減算器。
【００９３】
（付記３）前記光減算部は、前記光入力ポートから入力される前記入力光を分波した第１の分波光及び第２の分波光を出力する光分波器と、前記第１の分波光を通過させる第１の光導波路と、前記第２の分波光を通過させる第２の光導波路と、前記第１の光導波路上に設けられた第１の電極と、前記第２の光導波路上に設けられた第２の電極と、前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光とを合波し、前記第１及び前記第２の光出力ポートにそれぞれ前記第１及び前記第２の出力光を出力する光合波器と、を備え、前記光減算部、前記光入力ポート、前記第１及び前記第２の光出力ポートはマッハツェンダ型光干渉計を構成し、前記フィードバック回路は、前記第１及び前記第２の電極のそれぞれに前記制御電圧を印加することにより、前記第１及び前記第２の出力光の強度を調整することを特徴とする、付記１又は２に記載の光強度減算器。
【００９４】
（付記４）前記光入力ポートと前記第２の光出力ポートとは、前記光減算器を介して対角配置されることを特徴とする、付記３に記載の光強度減算器。
【００９５】
（付記５）前記フィードバック制御回路は、前記フィードバック制御開始前における前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光との位相差を９０°に制御することを特徴とする、付記４に記載の光強度減算器。
【００９６】
（付記６）前記フィードバック制御開始前における前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光の光強度が前記基準光強度に満たない場合には、前記フィードバック制御を開始することなく、前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光との位相差を１８０°に制御することを特徴とする、付記５に記載の光強度減算器。
【００９７】
（付記７）前記フィードバック回路は、前記第２の出力光を受光し、当該第２の出力光を光電変換した出力電圧を出力する受光部と、前記出力電圧と基準電圧とを比較し、前記比較の結果を比較結果信号として出力する比較器と、前記比較結果信号に応じて、前記第１及び前記第２の電極のそれぞれに前記制御電圧を印加する制御部と、を備えることを特徴とする、付記５又は６に記載の光強度減算器。
【００９８】
（付記８）前記制御部は、前記フィードバック制御開始前における前記出力電圧が予め設定された閾値電圧に満たない場合には、前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光との位相差を１８０°に制御することを特徴とする、付記７に記載の光強度減算器。
【００９９】
（付記９）前記受光部は、前記第２の出力光を受光し、前記第２の出力光の光強度に応じた光電流を出力する受光器と、前記光電流を光電変換して前記出力電圧を生成するトランスインピーダンスアンプと、を備えることを特徴とする、付記７又は８に記載の光強度減算器。
【０１００】
（付記１０）前記制御部は、前記比較結果電圧に応じて前記出力電圧を増幅する利得可変アンプと、増幅された前記出力電圧に応じて、前記制御電圧を生成する増幅器と、を備えることを特徴とする、付記７乃至９のいずれか一項に記載の光強度減算器。
【０１０１】
（付記１１）前記増幅器は差動アンプであり、前記差動アンプは、前記第１の電極に第１の制御電圧を印加し、前記第２の電極に前記第１の制御電圧とは異なる第２の制御電圧を印加することを特徴とする、付記１０に記載の光強度減算器。
【０１０２】
（付記１２）前記第１及び前記第２の電極は、それぞれ複数の分割電極に分割され、前記制御部は、前記比較結果信号に応じて、前記複数の分割電極のうち、前記制御電圧を印加する前記分割電極の数を変化させることを特徴とする、付記７に記載の光強度減算器。
【０１０３】
（付記１３）付記７乃至１２のいずれか一項に記載の前記光強度減算器をｎ（ｎは、２以上の整数）個備え、ｎ個の前記光強度減算器は直列に接続され、１番目の前記光強度減算器の前記光入力ポートには、外部から入力光が入力され、ｎ番目の前記光強度減算器の前記第１の光出力ポートからは、外部へ出力光が出力され、ｋ（ｋは、１≦ｋ≦（ｎ−１）を満たす整数）番目の前記光強度減算器の前記第１の光出力ポートは、（ｋ＋１）番目の前記光入力ポートと接続され、前記ｎ個の光強度減算器の前記受光部からの前記出力電圧を、デジタル出力信号として出力することを特徴とする、光Ａ／Ｄ変換器。
【０１０４】
（付記１４）前記ｎ個の光強度減算器の前記比較器には、それぞれ異なる前記基準電圧が供給されることを特徴とする、付記１３に記載の光Ａ／Ｄ変換器。
【０１０５】
（付記１５）前記ｎ個の光強度減算器の前記受光部のそれぞれは、前記出力電圧が前記基準電圧と等しい場合には、前記出力信号として「１」を出力し、前記出力電圧が前記基準電圧と異なる場合には、前記出力信号として「０」を出力することを特徴とする、付記１４に記載の光Ａ／Ｄ変換器。
【０１０６】
（付記１６）制御電圧に応じて、入力光の光強度から第２の出力光の光強度を減じる減算動作を行うことにより、第１の出力光を生成し、前記第１及び前記第２の出力光を出力し、前記第２の出力光を受光し、受光した前記第２の出力光の光強度に応じて前記制御電圧を生成し、前記制御電圧に基づいて、前記減算動作をフィードバック制御する、光強度減算方法。
【０１０７】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１０８】
この出願は、２０１０年１２月１日に出願された日本出願特願２０１０−２６８１４６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、例えば光減衰器又は光Ａ／Ｄ変換器として利用可能である。また、本発明は、例えば、コヒーレント検波回路や光直接検波回路などに適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
Ｄ１〜Ｄ３  デジタル出力信号
Ｉｎｐｕｔ  光入力
Ｏｕｔｐｕｔ  光出力
Ｐｉｎ  入力光の光強度
Ｐｏｕｔ１  第１の出力光の光強度
Ｐｏｕｔ２  第２の出力光の光強度
Ｐｒｅｆ１  所望出力光強度
Ｐｒｅｆ２  基準光強度
ＶＡＭＰ  出力電圧
ＶＴＩＡ  出力電圧
Ｖｃｏｍ  比較結果電圧
Ｖ１〜Ｖ３、Ｖｒｅｆ  基準電圧
Ｖｓ、Ｖｓ１１〜Ｖｓ１４、Ｖｓ２１〜Ｖｓ２４  制御電圧
Ｖｓ１  第１の制御電圧
Ｖｓ２  第２の制御電圧
Ｖｔｈ、Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３  閾値電圧
１、１０、３０  光減算部
２、２０、４０フィードバック回路
３  光入力ポート
４  第１の光出力ポート
５  第２の光出力ポート
１０  光減算部
１１  光分波器
１２  第１の光導波路
１３  第２の光導波路
１４  第１の電極
１５  第２の電極
１６  光合波器
２１  受光部
２２  比較器
２３  制御部
２４  受光器
２５  ＴＩＡ
２６  利得可変アンプ
２７  差動アンプ
３１、３２  第１の分割電極部
４１  制御回路
４２  クロック
５０    光入力ポート
５１〜５３、１００、２００、３００  光強度減算器
４００  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
2012073447.tif 000003
【図２】
2012073447.tif 000004
【図３】
2012073447.tif 000005
【図４】
2012073447.tif 000006
【図５】
2012073447.tif 000007
【図６】
2012073447.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光が入力される光入力ポートと、
第１の出力光が出力される第１の光出力ポートと、
第２の出力光が出力される第２の光出力ポートと、
前記光入力ポートを介して前記入力光が入力され、前記第１の光出力ポートに前記第１の出力光を出力するとともに、前記第２の光出力ポートに前記第２の出力光を出力する光減算手段と、
前記第２の光出力ポートを介して前記光減算手段と接続され、受光した前記第２の出力光の光強度に応じた制御電圧を出力するフィードバック回路と、を備え、
前記光減算手段は、前記制御電圧に応じて前記入力光の光強度から前記第２の出力光の光強度を減じることにより前記第１の出力光を生成する、
光強度減算器。
【請求項２】
前記フィードバック回路は、
前記第２の出力光の光強度を基準光強度と比較し、
前記第２の出力光の光強度が前記基準光強度に一致するようにフィードバック制御を行うことを特徴とする、
請求項１に記載の光強度減算器。
【請求項３】
前記光減算手段は、
前記光入力ポートから入力される前記入力光を分波した第１の分波光及び第２の分波光を出力する光分波器と、
前記第１の分波光を通過させる第１の光導波路と、
前記第２の分波光を通過させる第２の光導波路と、
前記第１の光導波路上に設けられた第１の電極と、
前記第２の光導波路上に設けられた第２の電極と、
前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光とを合波し、前記第１及び前記第２の光出力ポートにそれぞれ前記第１及び前記第２の出力光を出力する光合波器と、を備え、
前記光減算手段、前記光入力ポート、前記第１及び前記第２の光出力ポートはマッハツェンダ型光干渉計を構成し、
前記フィードバック回路は、前記第１及び前記第２の電極のそれぞれに前記制御電圧を印加することにより、前記第１及び前記第２の出力光の強度を調整することを特徴とする、
請求項２に記載の光強度減算器。
【請求項４】
前記光入力ポートと前記第２の光出力ポートとは、前記光減算手段を介して対角配置されることを特徴とする、
請求項３に記載の光強度減算器。
【請求項５】
前記フィードバック回路は、
前記フィードバック制御開始前における前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光との位相差を９０°に制御することを特徴とする、
請求項４に記載の光強度減算器。
【請求項６】
前記フィードバック回路は、
前記フィードバック制御開始前における前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光の光強度が前記基準光強度に満たない場合には、前記フィードバック制御を開始することなく、前記第１の光導波路を通過した前記第１の分波光と前記第２の光導波路を通過した前記第２の分波光との位相差を１８０°に制御することを特徴とする、
請求項５に記載の光強度減算器。
【請求項７】
前記フィードバック回路は、
前記第２の出力光を受光し、当該第２の出力光を光電変換した出力電圧を出力する受光手段と、
前記出力電圧と基準電圧とを比較し、前記比較の結果を比較結果信号として出力する比較器と、
前記比較結果信号に応じて、前記第１及び前記第２の電極のそれぞれに前記制御電圧を印加する制御手段と、を備えることを特徴とする、
請求項５又は６に記載の光強度減算器。
【請求項８】
前記第１及び前記第２の電極は、それぞれ複数の分割電極に分割され、
前記制御手段は、前記比較結果信号に応じて、前記複数の分割電極のうち、前記制御電圧を印加する前記分割電極の数を変化させることを特徴とする、
請求項７に記載の光強度減算器。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の前記光強度減算器をｎ（ｎは、２以上の整数）個備え、
ｎ個の前記光強度減算器は直列に接続され、
１番目の前記光強度減算器の前記光入力ポートには、外部から入力光が入力され、
ｎ番目の前記光強度減算器の前記第１の光出力ポートからは、外部へ出力光が出力され、
ｋ（ｋは、１≦ｋ≦（ｎ−１）を満たす整数）番目の前記光強度減算器の前記第１の光出力ポートは、（ｋ＋１）番目の前記光入力ポートと接続され、
前記ｎ個の光強度減算器の前記受光手段からの前記出力電圧を、デジタル出力信号として出力することを特徴とする、
光Ａ／Ｄ変換器。
【請求項１０】
制御電圧に応じて、入力光の光強度から第２の出力光の光強度を減じる減算動作を行うことにより、第１の出力光を生成し、
前記第１及び前記第２の出力光を出力し、
前記第２の出力光を受光し、受光した前記第２の出力光の光強度に応じて前記制御電圧を生成し、
前記制御電圧に基づいて、前記減算動作をフィードバック制御する、
光強度減算方法。
【国際調査報告】
2012073447.tif 000009
2012073447.tif 000010
2012073447.tif 000011
2012073447.tif 000012