(57)【要約】【課題】本発明は、光ファイバの非線形効果の影響を低減でき、デバイスに要求される帯域が広がることを抑えることができ、且つ変調器のバイアス制御が容易で複数の変調方式を柔軟に切り替えることができる光送信装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光送信装置３０１は、変調器１０１と制御器１０２を備える。変調器１０１は、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器である。制御器１０２は、変調器１０１への入力信号を制御し、変調器１０１を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる。【選択図】図８
2014192819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器と、
前記変調器への入力信号を制御し、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる制御器と、
を備える光送信装置。
【請求項２】
前記変調器は、前記光源からの光を２分岐し、前記入力信号に基づき互いの位相が異なるようにそれぞれを変調して合波する２つの光経路を持ち、
前記制御器は、前記変調器をπ／２シフト二位相偏移変調動作させる場合、前記変調器の前記光経路の一方で動作するように前記入力信号を調整することを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
入力されるデジタル電気信号の符号化処理を行うプリコーダと、
前記プリコーダが出力する信号を増幅し、前記変調器への変調信号を出力するドライバと、
前記変調器のバイアス電圧を制御するバイアスコントローラと、
をさらに備え、
前記制御器は、前記ドライバが出力する前記変調信号及び前記バイアスコントローラが出力するバイアス電圧を前記入力信号として、前記ドライバ及び前記バイアスコントローラを制御することで、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信装置。
【請求項４】
光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器の変調動作を切り替える指示を受ける切替指示受信手順と、
前記切替指示受信手順の後、前記変調器への入力信号を制御し、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる切替完了手順と、
を行う光送信方法。
【請求項５】
前記変調器が、前記光源からの光を２分岐し、前記入力信号に基づき互いの位相が異なるように変調して合波する２つの光経路を持っており、
前記切替指示受信手順で前記変調器をπ／２シフト二位相偏移変調動作させる指示を受けた場合、前記切替完了手順で、前記変調器の前記光経路の一方で動作するように前記入力信号を調整することを特徴とする請求項４に記載の光送信方法。
【請求項６】
入力されるデジタル電気信号の符号化処理を行うプリコード手順と、
前記プリコード手順で出力する信号を増幅し、前記変調器への変調信号を出力するドライブ手順と、
前記変調器のバイアス電圧を制御するバイアスコントロール手順と、
をさらに行い、
前記ドライブ手順で出力する前記変調信号及び前記バイアスコントロール手順で出力するバイアス電圧を前記入力信号として、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させることを特徴とする請求項４又は５に記載の光送信方法。
【請求項７】
制御器に、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器への入力信号を制御させ、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる機能を実現させる光送信プログラム。
【請求項８】
前記変調器は、前記光源からの光を２分岐し、前記入力信号に基づき互いの位相が異なるように変調して合波する２つの光経路を持ち、
前記変調器をπ／２シフト二位相偏移変調動作させる場合、前記変調器の前記光経路の一方で動作するように前記入力信号を調整することを特徴とする請求項７に記載の光送信プログラム。
【請求項９】
プリコーダが入力されるデジタル電気信号の符号化処理を行い、
ドライバが前記プリコーダが出力する信号を増幅し、前記変調器への変調信号を出力し、
バイアスコントローラが前記変調器のバイアス電圧を制御しており、
前記制御器に、前記ドライバが出力する前記変調信号及び前記バイアスコントローラが出力するバイアス電圧を前記入力信号として、前記ドライバ及び前記バイアスコントローラを制御させ、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させることを特徴とする請求項７又は８に記載の光送信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続光を外部変調器を用いて位相変調を行う光送信装置、光送信方法、及び光送信プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信には、大容量通信を行うために、１波長当たりのビットレートの高速化という第一の要求がある。しかし、光ファイバには分散特性があり、シンボルレートの二乗に比例して伝送距離が制限される。このため、例えば、特許文献１では、ＤＰ−ＤＰＳＫ（Ｄｕａｌ−Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調を用いた偏波分離方式でシンボルレートを低減する伝送方式が紹介されている。シンボルレートの低減は、占有帯域の狭窄化にも寄与し、また波長分割多重伝送における総伝送容量の増大にも寄与する。
【０００３】
なお、特許文献１のＤＰＳＫとは差動二位相偏移変調（差動ＢＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）である。ＢＰＳＫは変調信号のビット“０”“１”に応じて光の位相を“０”“π”に変調する方式であり、ＤＰＳＫは変調信号の直前のビットとの差分で変調する方式である。例えば、ビット変化があった場合は光の位相を＋π、ビット変化が無かった場合（同じ符号が続いた場合）は光の位相を−πとする。
【０００４】
ＤＰ−ＤＰＳＫ変調には、受信時の干渉を防止するため、偏波トラッキングを採用する第一の方式、複数光源を用いて信号光を生成する第二の方式、直交する２偏波の搬送波周波数にオフセットを与える第三の方式等が必要となる。しかし、第一の方式は干渉を完全に除去することが困難という課題がある。第二の方式は複数光源の管理が困難という課題がある。第三の方式は帯域制限等による符号間干渉に弱いという課題があった。
【０００５】
特許文献１では、これらのＤＰ−ＤＰＳＫ変調の課題を解決するために、同一の光源からの光を偏波分離し、一方をＤＰＳＫ変調を行い、他方をゼロチャープπ／２シフトＤＰＳＫ変調を行い、これらを偏波多重している。ここで、特許文献１のゼロチャープπ／２シフトＤＰＳＫ変調とは、Ｉｎ−ｐｈａｓｅ  ｃｈａｎｎｅｌ（Ｉ−ｃｈ）上の信号点とＱｕａｄｒａｔｕｒｅｐｈａｓｅ  ｃｈａｎｎｅｌ（Ｑ−ｃｈ）上の信号点とを、１シンボル置きに交互にとるＤＰＳＫ変調である。
【０００６】
一方、光ファイバ通信には、複数の変調方式が存在しており、それぞれ利点を有している。
【０００７】
図１は、特許文献２に紹介されているＤＰＳＫ変調を行う送信器５１を説明するブロック図である。送信器５１は、プリコーダ１０２、ドライバ２１１およびＬＮ（ＬＮ：Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ）変調器４０１を有する構成である。
【０００８】
プリコーダ１０２は、送信する電気信号を受信し、出力する光信号の規格に沿うように符号化して変調信号を生成する。ドライバ２１１は、プリコーダ１０２が出力する変調信号を変調に必要な電圧まで増幅する。ＬＮ変調器４０１は、ドライバ２１１から出力された変調信号にしたがって、レーザダイオード２１５から出力された光搬送波の位相を０またはπにシフトさせることで変調光を出力する。図１に示すコンステレーションマップ２２５は、一般的なＤＰＳＫ信号（ＤＰＳＫ光送信装置から出力される送信信号）の位相を示している。コンステレーションマップ２２５で示すように、ＤＰＳＫ信号の位相はシンボル毎に０またはπとなる。なお、変調信号が異なるだけでＢＰＳＫ変調（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）でも同じ動作である。
【０００９】
図２は、特許文献２に紹介されているＤＱＰＳＫ変調（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）を行う送信器５２を説明するブロック図である。送信器５２は、プリコーダ２０２、ドライバ（４２１、４２２）およびＬＮ変調器４１０を有する構成である。
【００１０】
ＬＮ変調器４１０は、第１のアーム４３１、第２のアーム４３２、第１のマッハ・ツェンダ型変調器４１１、第２のマッハ・ツェンダ型変調器４１２および位相シフト部４１３を備えている。第１のマッハ・ツェンダ型変調器４１１は第１のアーム４３１に設けられ、第２のマッハ・ツェンダ型変調器４１２は第２のアーム４３２に設けられている。位相シフト部４１３は第２のアーム４３２の２のマッハ・ツェンダ型変調器４１２の後段に配置されている。
【００１１】
プリコーダ２０２は、送信する電気信号を受信し、出力する光信号の規格に沿うように符号化してＩ相側変調信号及びＱ相側変調信号を生成する。ドライバ（４２１、４２２）は、それぞれプリコーダ２０２が出力するＩ相側変調信号及びＱ相側変調信号を変調に必要な電圧まで増幅し、変調信号として第１のマッハ・ツェンダ型変調器４１１及び第２のマッハ・ツェンダ型変調器４１２へ出力する。
【００１２】
ＬＮ変調器４１０は、レーザダイオード２１５から出力された光搬送波を分岐し、第１のアーム４３１および第２のアーム４３２へ出力する。
【００１３】
第１のアーム４３１が備える第１のマッハ・ツェンダ型変調器４１１及び第２のアーム４３２が備える第２のマッハ・ツェンダ型変調器４１２は、それぞれＩ相側変調信号及びＱ相側変調信号にしたがって光搬送波の位相を０またはπにシフトさせることで変調光を出力する。
【００１４】
さらに、第２のアーム４３２では、位相シフト部４１３による光信号の位相シフト量がバイアスαの値にしたがってπ／２に設定される。このため、第２のマッハ・ツェンダ型変調器４１２から出力された光信号は、位相がπ／２だけシフトされた後、第１のアーム４３１から出力された光信号と合成（合波）される。
【００１５】
図２の４１５は第１のアーム４３１から出力される光信号のコンステレーションを示し、図２の４１６は第２のアーム４３２から出力される光信号のコンステレーションである。また、図２の２２６は、第１のアーム４３１から出力された光信号と第２のアーム４３２から出力された光信号とを合成した、位相が４値の光信号のコンステレーションである。なお、変調信号が異なるだけでＱＰＳＫ変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）でも同じ動作である。
【００１６】
ここで、光ファイバ通信には、汎用性を考慮して１つのシステムで複数の変調方式を柔軟に切り替え可能という第二の要求もある。しかし、複数の変調信号を送信できるようにそれぞれの変調方式毎に光ファイバ通信システムを構築すれば、コストの上昇は免れない。
【００１７】
そこで、特許文献２では、１つの光ファイバ通信システムでＤＰＳＫとＤＱＰＳＫの２つの変調方式を柔軟に切り替えることができるシステムを説明している。特許文献２では、１つのＱＰＳＫ変調器を用い、これをバイアス制御することでＤＰＳＫとＤＱＰＳＫの２つの変調方式を切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１２−０１９４０６号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１０／０３５６６２パンフレット
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】ＮＴＴ技術ジャーナル  ２００５年、Ｖｏｌ．１７、Ｎｏ．１、「小型で省電力の光変調回路」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
第一の要求については、光ファイバ通信の受信感度を劣化させ、伝送距離を制限する要因として、光ファイバには分散特性の他に非線形効果もある。非線形効果とは、光強度に応じて光ファイバの屈折率が変化する現象で、自身の光強度により位相がシフトする自己位相変調（ＳＰＭ：Ｓｅｌｆ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）や他の光の光強度により位相がシフトする相互位相変調（ＸＰＭ：Ｃｒｏｓｓ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）がある。伝送する光信号の強度変動があると、非線形効果の影響が大きくなる。
【００２１】
ここで、特許文献１は、ＤＰＳＫ変調であり、位相遷移途中で消光状態となり光強度の変動が大きい。このため、非線形効果の影響が大きく、非線形効果による伝送距離制限を受けるという課題がある。
【００２２】
また、一般にビットレート（シンボルレート）上昇に比例して、変調器等のデバイスに要求される帯域が広くなる。光ファイバ通信の大容量通信化からビットレートの上昇の要求があったとき、当該要求に応じてシンボルレートを上昇させる必要がある。これは、デバイスに要求される帯域が広くなるため、特許文献１には実現性の難易度が上がりかつコストも上昇するという課題もある。
【００２３】
また、第２の要求に対し、特許文献２のシステムは、１つの変調器でＤＰＳＫとＤＱＰＳＫの２つの変調方式に対応でき、コスト低減を図ることができるが、ＤＰＳＫ変調時に非線形効果による伝送距離制限を受けるという特許文献１の課題は解決できない。
【００２４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、光ファイバの非線形効果の影響を低減でき、デバイスに要求される帯域が広がることを抑えることができ、且つ変調器のバイアス制御が容易で複数の変調方式を柔軟に切り替えることができる光送信装置、光送信方法、及び光送信プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明に係る光送信装置は、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器と、
前記変調器への入力信号を制御し、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる制御器と、
を備える。
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明に係る光送信方法は、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器の変調動作を切り替える指示を受ける切替指示受信手順と、
前記切替指示受信手順の後、前記変調器への入力信号を制御し、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる切替完了手順と、
を行う。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明に係る光送信プログラムは、制御器に、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器への入力信号を制御させ、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる機能を実現させる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光ファイバの非線形効果の影響を低減でき、デバイスに要求される帯域が広がることを抑えることができ、且つ変調器のバイアス制御が容易で複数の変調方式を柔軟に切り替えることができる光送信装置、光送信方法、及び光送信プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＤＰＳＫ変調を行う送信器を説明するブロック図である。
【図２】ＤＱＰＳＫ変調を行う送信器を説明するブロック図である。
【図３】本発明に係る光送信装置を説明する図である。
【図４】本発明に係る光送信方法を説明する図である。
【図５】ＢＰＳＫとπ／２シフトＢＰＳＫを説明する図である。
【図６】ＤＢＰＳＫとπ／２シフトＤＢＰＳＫを説明する図である。
【図７】本発明に係る光送信装置が出力する光信号について説明する図である。
【図８】本発明に係る光送信装置を説明する図である。
【図９】本発明に係る光送信方法を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光送信装置を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光送信方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３１】
（実施形態１）
図３は、本実施形態の光送信装置３０１を説明する図である。光送信装置３０１は、変調器１０１と制御器１０２を備える。変調器１０１は、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器である。制御器１０２は、変調器１０１への入力信号を制御し、変調器１０１を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる。
【００３２】
光送信装置３０１は、図４のように動作する。すなわち、光送信装置３０１の光送信方法は、切替指示受信手順Ｓ０１と切替完了手順Ｓ０２を順に行う。切替指示受信手順Ｓ０１は、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器１０１の変調動作を切り替える指示を受ける手順である。切替完了手順Ｓ０２は、切替指示受信手順Ｓ０１の後、変調器１０１への入力信号を制御し、変調器１０１を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる手順である。
【００３３】
例えば、次の光送信プログラムをコンピュータに実行させることで、当該コンピュータを制御器１０２として動作させることができる。当該光送信プログラムは、制御器１０２に、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器１０１への入力信号を制御させ、変調器１０１を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる機能を実現させる。すなわち、コンピュータは、前記光送信プログラムを実行することで前記光送信方法を実現できる。
【００３４】
ここで、図５のコンスタレーションマップを用いてπ／２シフト二位相偏移変調について説明する。以下、π／２シフト二位相偏移変調をπ／２シフトＢＰＳＫと記載することがある。図５（ａ）のように、ＢＰＳＫは、変調信号のデータが“０”のとき光信号の位相が“０”であり、変調信号のデータが“１”のとき光信号の位相が“−π”である。このため、ＢＰＳＫは、隣り合うタイムスロットのシンボル位相差が０かπである。
【００３５】
一方、図５（ｂ）のように、π／２シフトＢＰＳＫは、変調信号のデータが“０”のとき光信号の位相を“π／２”進ませ（＋π／２）、変調信号のデータが“１”のとき光信号の位相を“π／２”戻す（−π／２）。このため、π／２シフトＢＰＳＫは、隣り合うタイムスロットのシンボル位相差が常にπ／２である。
【００３６】
なお、ＢＰＳＫ及びπ／２シフトＢＰＳＫが差動位相変位変調であっても同様である。以下、差動位相変位変調のＢＰＳＫをＤＰＳＫ又はＤＢＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＢＰＳＫ）と記載することがある。図６のコンスタレーションマップを用いてπ／２シフトＤＢＰＳＫについて説明する。
【００３７】
図６（ａ）のように、ＤＢＰＳＫは、変調信号のデータが“０”のとき光信号の位相を変化させず（直前のシンボルと同じ位相）、変調信号のデータが“１”のとき光信号の位相を“π”進める（直前のシンボルの位相の＋π）。このため、ＤＢＰＳＫのシンボル位相差は０かπである。
【００３８】
一方、図６（ｂ）のように、π／２シフトＤＢＰＳＫは、変調信号のデータに変化があったとき光信号の位相を“π／２”進ませ（＋π／２）、変調信号のデータに変化が無かったとき光信号の位相を“π／２”戻す（−π／２）。このため、π／２シフトＤＢＰＳＫは、隣り合うタイムスロットのシンボル位相差が常にπ／２である。
【００３９】
以上の説明のようにＢＰＳＫ又はＤＢＰＳＫは隣り合うタイムスロットのシンボル位相差が０かπである一方、π／２シフトＢＰＳＫ又はπ／２シフトＤＢＰＳＫは隣り合うタイムスロットのシンボル位相差が常にπ／２である。このシンボル位相差の違いは図７に示すように変調器１０１から出力される光信号の光強度にも違いを生じさせる。なお、ＢＰＳＫ又はＤＢＰＳＫを（Ｄ）ＢＰＳＫと記載することがある。
【００４０】
図７は、変調器１０１から出力される光信号の光強度を説明する図である。図７（ａ）は（Ｄ）ＢＰＳＫについて説明したものであり、（ａ１）はコンスタレーションマップ、（ａ２）は出力される光信号の波形、（ａ３）は光強度変動範囲を示す。図７（ｂ）はπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫについて説明したものである。（ｂ１）はコンスタレーションマップ、（ｂ２）は出力される光信号の波形、（ｂ３）は光強度変動範囲を示す。
【００４１】
図７（ａ１）のように（Ｄ）ＢＰＳＫは、シンボルが０かπとなり、位相遷移の途中で原点（消光状態）を通過するため、図７（ａ２）のように送信器の光出力パワーは光消光状態まで変化することになる。一方、図７（ｂ１）のようにπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫは、シンボルが０，π／２，π，３π／２となり、位相遷移の途中で原点（消光状態）を通過することはない。このため、図７（ｂ２）のように送信器の光出力パワーは光消光状態まで低下することはない。従って、図７（ａ３）と（ｂ３）に示されるように、π／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫの光出力パワーの変動範囲は（Ｄ）ＢＰＳＫの光出力パワーの変動範囲と比較して小さくなる。
【００４２】
このように、π／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫは、（Ｄ）ＢＰＳＫより光出力パワーの変動より小さくなるため、非線形効果の影響が小さく、非線形効果による伝送距離制限を受け難くなる。
【００４３】
また、前述のようにビットレート上昇に比例して、変調器等のデバイスに要求される帯域が広くなるが、π／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫは、位相遷移の途中で原点（消光状態）を通過しないため、変調信号の周波数帯域がシンボルレート以下になる。従って、π／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫを構成するデバイスに要求される帯域は、（Ｄ）ＢＰＳＫと比較して狭くすることができる。すなわち、（Ｄ）ＢＰＳＫよりπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫの方が実現性が容易かつ低コストにすることができる。
【００４４】
従って、本実施形態は、光ファイバの非線形効果の影響を低減でき、デバイスに要求される帯域が広がることを抑えることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態は、変調器１０１への入力信号を切り替えるだけで（Ｄ）ＱＰＳＫとπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫとの間で変調方式を容易に切り替えることができる。
【００４６】
続いて、変調方式の切替についてより詳細に説明する。
図８は、本実施形態の光送信装置３０２の構成を説明する図である。光送信装置３０２は、図３の光送信装置３０１をより詳細に説明したものである。光送信装置３０２は、変調器１０１、制御器１０２、入力信号生成器１０３、及び光源２１５を備える。
【００４７】
光源２１５は、光送信器３０２が出力する光信号のキャリア周波数の連続光を生成する。変調器１０１は、光源２１５からの光を２分岐し、入力信号に基づき互いの位相が異なるように変調して合波する２つの光経路（４３１、４３２）を持つ。さらに、変調器１０１は、光分岐部４３５、マッハツェンダ型変調部（４１１、４１２）、位相シフト部４１３、及び光合波部４３６を持つ。
【００４８】
光分岐部４３５は、光源２１５からの光を２分岐して光経路（４３１、４３２）に結合する。マッハツェンダ型変調部（４１１、４１２）は、光系路（４３１、４３２）のそれぞれに配置され、入力信号（変調信号）に従って光源２１５からの光を位相変調する。位相シフト部４１３は、一方の光系路４３２に配置され、光の位相をシフトする。光合波部４３６は、光経路（４３１、４３２）からの光を合波する。変調器１０１は、例えば、ＬＮ変調器である。他の変調器としては、ＩｎＰ  ｎｉｎ構造変調器（例えば、非特許文献１を参照。）でもよい。
【００４９】
入力信号生成器１０３は、プリコーダ４０２、ドライバ４２０、及びバイアスコントローラ４０５を持つ。プリコーダ４０２は、入力されるデジタル電気信号（０／１）の符号化処理を行う。ドライバ４２０は、プリコーダ４０２が出力する信号を増幅し、変調器１０１への変調信号を出力する。バイアスコントローラ４０５は、変調器１０１のバイアス電圧を制御する。詳細には、バイアスコントローラ４０５は、バイアス電圧でマッハツェンダ型変調部（４１１、４１２）の動作点を制御するとともに、位相シフト部４１３の動作（π／２シフトをするか否か）を制御する。
【００５０】
制御器１０２は、ドライバ４２０が出力する変調信号及びバイアスコントローラ４０５が出力するバイアス電圧を入力信号とし、ドライバ４２０及びバイアスコントローラ４０５の動作を制御する。制御器１０２は、入力信号を切り替えることで、変調器１０１を（Ｄ）ＱＰＳＫ動作又はπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫ動作させる。制御器１０２は、光経路４３１及び光経路４３２の双方を入力信号で制御することで変調器１０１を（Ｄ）ＱＰＳＫ動作させる。具体的には、制御器１０２は、入力信号生成器１０３に（Ｄ）ＱＰＳＫ動作の指示を出す。プリコーダ４０２は、当該指示に従い入力される電気信号の符号化処理を行い、（Ｄ）ＱＰＳＫ用符号化信号を生成する。ドライバ４２０は、（Ｄ）ＱＰＳＫ用符号化信号を増幅して変調信号とする。入力信号生成器１０３は、マッハツェンダ型変調部（４１１、４１２）に入力信号として当該変調信号を入力し、位相シフト部４１３に入力信号として光位相をπ／２シフトさせるバイアスを入力する。
【００５１】
また、制御器１０２は、変調器１０１をπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫ動作させる場合、変調器１０１の光経路４３２で動作するように入力信号を調整する。具体的には、制御器１０２は、入力信号生成器１０３にπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫ動作の指示を出す。プリコーダ４０２は、当該指示に従い入力される電気信号の符号化処理を行い、π／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫ用符号化信号を生成する。ドライバ４２０は、π／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫ用符号化信号を増幅して変調信号とする。入力信号生成器１０３は、マッハツェンダ型変調部４１２に入力信号として当該変調信号を入力し、必要に応じて位相シフト部４１３に入力信号として光位相をπ／２シフトさせるバイアスを入力する。詳細には、制御器１０２は、マッハツェンダ型変調部４１２で光位相を“０”又は“π”とし、さらに当該光の位相を位相シフト部４１３でπ／２シフトをするか否かで、光位相“０”“π／２”“π”“３π／２”を作り出すことができる。このとき、光経路４３１の光が出力されないようにする必要がある。制御器１０２は、入力信号生成器１０３に指示を出し、マッハツェンダ型変調部４１１の透過率がゼロとなるような入力信号を生成させる。
【００５２】
図９は、本実施形態の光送信方法を説明するフローチャートである。制御器１０２は、切替指示受信手順Ｓ０１で変調方式を切り替える切替指示を受信する（ステップＳ０１）。制御器１０２は、当該切替指示がπ／２（Ｄ）ＢＰＳＫか否かを判断する（ステップＳ１１）。当該切替指示がπ／２（Ｄ）ＢＰＳＫでない場合、制御器１０２は入力信号生成器に（Ｄ）ＱＰＳＫ用の入力信号を生成させる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、制御器１０２からの指示（ステップＳ１２−１）を受け、プリコーダ４０２は、入力されるデジタル電気信号の符号化処理（（Ｄ）ＱＰＳＫ用）を行うプリコード手順（ステップＳ１２−２）を行う。そして、ドライバ４２０は、プリコード手順で出力する信号を増幅し、変調器１０１への変調信号を出力するドライブ手順（ステップＳ１２−３）を行う。さらに、バイアスコントローラ４０５は、変調器１０１のバイアス電圧を制御するバイアスコントロール手順（ステップＳ１２−４）を行う。この入力信号により変調器１０１は（Ｄ）ＱＰＳＫ動作を行う（ステップＳ１３）。
【００５３】
一方、ステップＳ１１において、当該切替指示がπ／２（Ｄ）ＢＰＳＫである場合、制御器１０２は入力信号生成器にπ／２（Ｄ）ＢＰＳＫ用の入力信号を生成させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、制御器１０２からの指示（ステップＳ１４−１）を受け、プリコーダ４０２は、入力されるデジタル電気信号の符号化処理（π／２（Ｄ）ＢＰＳＫ用）を行うプリコード手順（ステップＳ１４−２）を行う。そして、ドライバ４２０は、プリコード手順で出力する信号を増幅し、変調器１０１への変調信号を出力するドライブ手順（ステップＳ１４−３）を行う。さらに、バイアスコントローラ４０５は、変調器１０１のバイアス電圧を制御するバイアスコントロール手順（ステップＳ１４−４）を行う。この入力信号により変調器１０１はπ／２（Ｄ）ＢＰＳＫ動作を行う（ステップＳ１５）。
【００５４】
このように、制御器１０２は、切替指示受信手順Ｓ０１で変調器をπ／２シフト二位相偏移変調動作させる指示を受けた場合、切替完了手順Ｓ０２で、変調器の光経路の一方で動作するように入力信号を調整する。従って、本実施形態の光送信装置（３０１、３０２）は、制御器１０２からの指示で、１つの（Ｄ）ＱＰＳＫ用の変調器１０１を（Ｄ）ＱＰＳＫ動作又はπ／２シフト（Ｄ）ＢＰＳＫ動作させることができる。また、変調器１０１へ直接入力する入力信号（バイアス電圧及び変調信号）を変更するだけでよいので（Ｄ）ＱＰＳＫの変調器バイアス制御回路を応用することができ、実現が容易である。
【００５５】
すなわち、本実施形態は、変調器のバイアス制御が容易で複数の変調方式を柔軟に切り替えることができる。
【００５６】
（実施形態２）
図１０は、波長分割多重通信（ＷＤＭ：  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）の光送信装置３０５を説明する図である。光送信装置３０５は、実施形態１で説明した光送信装置（３０１、３０２）に相当する光送信装置３０３をｎ台（ｎは２以上の整数）と、光送信装置３０３のそれぞれの変調器１０１が出力する光信号を合波する波長多重器３１０と、を備える。光送信装置３０３の光源２１５は互いに異なる波長に設定されている。このため、波長多重器３１０で合波された光信号は波長多重光信号となる。波長多重光信号は光伝送路を伝搬して図示しない光受信装置で受信される。
【００５７】
図１１は、本実施形態の光送信方法を説明する図である。本実施形態の光送信装置３０５は、実施形態１で説明した光送信方法に加え、波長多重手順Ｓ０３を行う。本実施形態の光送信方法は、各変調装置３０３がそれぞれ実施形態１で説明した動作（切替指示受信手順Ｓ０１及び切替完了手順Ｓ０２）を行って、波長多重手順Ｓ０３を行ってもよい。また、本実施形態の光送信方法は、全ての変調装置３０３の変調方式を揃えるように動作（切替指示受信手順Ｓ０１及び切替完了手順Ｓ０２）し、波長多重手順Ｓ０３を行ってもよい。
【００５８】
（Ｄ）ＢＰＳＫを採用するＷＤＭ伝送システムは、光ファイバのＸＰＭやＳＰＭなどの非線形効果の影響で受信特性が劣化し、伝送距離が制限されることが課題となっていた。しかし、本実施形態の光送信装置３０５は、実施形態１で説明した光送信装置（３０１、３０２）を備えているため、π／２シフトＢＰＳＫのときに光出力パワーの変動が小さく、非線形効果の影響が小さい。このため、本実施形態の光送信装置３０５を備えるＷＤＭは、非線形効果による伝送距離制限を受け難く、長距離伝送が可能になる。
【００５９】
（プログラム）
制御器１０２はコンピュータであり、下記の付記１２〜１６のプログラムを実行することで実施形態１から２で説明した光送信方法を実現することができる。
【００６０】
（付記１）
光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器と、
前記変調器への入力信号を制御し、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる制御器と、
を備える光送信装置。
（付記２）
前記変調器は、前記光源からの光を２分岐し、前記入力信号に基づき互いの位相が異なるようにそれぞれを変調して合波する２つの光経路を持ち、
前記制御器は、前記変調器をπ／２シフト二位相偏移変調動作させる場合、前記変調器の前記光経路の一方で動作するように前記入力信号を調整することを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
（付記３）
入力されるデジタル電気信号の符号化処理を行うプリコーダと、
前記プリコーダが出力する信号を増幅し、前記変調器への変調信号を出力するドライバと、
前記変調器のバイアス電圧を制御するバイアスコントローラと、
をさらに備え、
前記制御器は、前記ドライバが出力する前記変調信号及び前記バイアスコントローラが出力するバイアス電圧を前記入力信号として、前記ドライバ及び前記バイアスコントローラを制御することで、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させることを特徴とする付記１又は２に記載の光送信装置。
（付記４）
前記変調器は、
前記光源からの光を２分岐して前記光経路に結合する光分岐部、
前記光系路のそれぞれに配置されるマッハツェンダ型変調部、
前記光系路の一方に配置され、光の位相をシフトさせる位相シフト部、
及び前記光経路からの光を合波する光合波部、
を含むことを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の光送信装置。
（付記５）
前記変調器の四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作は差動位相偏移変調であることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の光送信装置。
（付記６）
波長の異なる複数の光源からの光がそれぞれ入力される複数の前記変調器の出力を波長多重する波長多重器をさらに備えることを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の光送信装置。
（付記７）
光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器の変調動作を切り替える指示を受ける切替指示受信手順と、
前記切替指示受信手順の後、前記変調器への入力信号を制御し、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる切替完了手順と、
を行う光送信方法。
（付記８）
前記変調器が、前記光源からの光を２分岐し、前記入力信号に基づき互いの位相が異なるように変調して合波する２つの光経路を持っており、
前記切替指示受信手順で前記変調器をπ／２シフト二位相偏移変調動作させる指示を受けた場合、前記切替完了手順で、前記変調器の前記光経路の一方で動作するように前記入力信号を調整することを特徴とする付記７に記載の光送信方法。
（付記９）
入力されるデジタル電気信号の符号化処理を行うプリコード手順と、
前記プリコード手順で出力する信号を増幅し、前記変調器への変調信号を出力するドライブ手順と、
前記変調器のバイアス電圧を制御するバイアスコントロール手順と、
をさらに行い、
前記ドライブ手順で出力する前記変調信号及び前記バイアスコントロール手順で出力するバイアス電圧を前記入力信号として、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させることを特徴とする付記７又は８に記載の光送信方法。
（付記１０）
前記変調器の四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作は差動位相偏移変調であることを特徴とする付記７から９のいずれかに記載の光送信方法。
（付記１１）
波長の異なる複数の光源からの光がそれぞれ入力される複数の前記変調器の出力を波長多重する波長多重手順をさらに行うことを特徴とする付記７から１０のいずれかに記載の光送信方法。
（付記１２）
制御器に、光源からの光を四位相偏移変調して出力可能な変調器への入力信号を制御させ、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させる機能を実現させる光送信プログラム。
（付記１３）
前記変調器は、前記光源からの光を２分岐し、前記入力信号に基づき互いの位相が異なるように変調して合波する２つの光経路を持ち、
前記変調器をπ／２シフト二位相偏移変調動作させる場合、前記変調器の前記光経路の一方で動作するように前記入力信号を調整することを特徴とする付記１２に記載の光送信プログラム。
（付記１４）
プリコーダが入力されるデジタル電気信号の符号化処理を行い、
ドライバが前記プリコーダが出力する信号を増幅し、前記変調器への変調信号を出力し、
バイアスコントローラが前記変調器のバイアス電圧を制御しており、
前記制御器に、前記ドライバが出力する前記変調信号及び前記バイアスコントローラが出力するバイアス電圧を前記入力信号として、前記ドライバ及び前記バイアスコントローラを制御させ、前記変調器を四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作させることを特徴とする付記１２又は１３に記載の光送信プログラム。
（付記１５）
前記変調器の四位相偏移変調動作又はπ／２シフト二位相偏移変調動作は差動位相偏移変調であることを特徴とする付記１２から１４のいずれかに記載の光送信プログラム。
（付記１６）
波長の異なる複数の光源からの光がそれぞれ入力される複数の前記変調器の出力を波長多重させることを特徴とする付記１２から１５のいずれかに記載の光送信プログラム。
【符号の説明】
【００６１】
５１、５２：送信器
１０１：変調器
１０２：制御器
１０３：入力信号生成器
２０１、２０４：プリコーダ
２１１：ドライバ
２１５：光源
２２５、２２６：コンスタレーションマップ
３０１、３０２、３０３、３０５：光送信装置
３１０：波長多重器
４０１：変調器
４０２：プリコーダ
４０５：バイアスコントローラ
４１０：変調器
４１１、４１２：マッハ・ツェンダ型変調器
４１３：位相シフト部
４１５、４１６：コンスタレーションマップ
４３５：光分岐部
４３６：光合波部
４２０：ドライバ
４３１、４３２：光経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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