(57)【要約】  簡易、かつ、実用的な構成で、強度変調とは独立に、強度変調による信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差を調整できるようにして、波形劣化を抑制して伝送距離を伸ばし、異なる変調ビットレートにも対応できるようにするために、光信号発生装置を、シングルモードレーザ（１１０）と、シングルモードレーザの共振器とは別の共振器を構成し、シングルモードレーザからの出力光の一部を反射してシングルモードレーザへ戻す反射鏡（２１０）と、シングルモードレーザと反射鏡との間に設けられた強度変調器（１４０）と、シングルモードレーザと反射鏡との間に設けられ、強度変調器による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差を調整するための位相調整器（１２０）とを備えるものとする。
2010073392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモードレーザと、
前記シングルモードレーザの共振器とは別の共振器を構成し、前記シングルモードレーザからの出力光の一部を反射して前記シングルモードレーザへ戻す反射鏡と、
前記シングルモードレーザと前記反射鏡との間に設けられた強度変調器と、
前記シングルモードレーザと前記反射鏡との間に設けられ、前記強度変調器による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差を調整するための位相調整器とを備えることを特徴とする光信号発生装置。
【請求項２】
前記反射鏡を透過した光が入射する位置に設けられ、前記強度変調器による強度変調に応じて生じる周波数変調を強度変調に変換する波長フィルタを備えることを特徴とする、請求項１記載の光信号発生装置。
【請求項３】
前記シングルモードレーザと前記反射鏡との間に設けられた光増幅器を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光信号発生装置。
【請求項４】
前記シングルモードレーザが、分布帰還型レーザ又は波長可変レーザであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項５】
前記強度変調器が、電界吸収型変調器であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項６】
前記シングルモードレーザ、前記位相調整器、前記強度変調器のうち２つ以上が同一基板上に形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項７】
前記シングルモードレーザからの出力光の一部を受光する第１モニタフォトディテクタと、
前記シングルモードレーザからの出力光の一部を透過又は反射するモニタ用波長フィルタと、
前記シングルモードレーザからの出力光の一部を、前記モニタ用波長フィルタを介して受光する第２モニタフォトディテクタとを備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項８】
前記反射鏡を透過した光が入射する位置に設けられ、前記強度変調器による強度変調に応じて生じる周波数変調を強度変調に変換する波長フィルタと、
前記波長フィルタを介して出力される光の一部を受光する第３モニタフォトディテクタとを備えることを特徴とする、請求項７記載の光信号発生装置。
【請求項９】
前記第１モニタフォトディテクタ及び前記第２モニタフォトディテクタのうち少なくとも１つが、前記シングルモードレーザ、前記位相調整器、前記強度変調器のいずれかと同一基板上に形成されていることを特徴とする、請求項７記載の光信号発生装置。
【請求項１０】
前記第１モニタフォトディテクタ、前記第２モニタフォトディテクタ及び前記第３モニタフォトディテクタのうち少なくとも１つが、前記シングルモードレーザ、前記位相調整器、前記強度変調器のいずれかと同一基板上に形成されていることを特徴とする、請求項８記載の光信号発生装置。
【請求項１１】
前記強度変調器による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差がビットレートに応じた周波数差になるように前記位相調整器を制御する制御回路を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項１２】
前記反射鏡を透過した光が入射する位置に設けられ、前記強度変調器による強度変調に応じて生じる周波数変調を強度変調に変換する波長フィルタを備え、
前記制御回路が、前記波長フィルタを介して出力される光の消光比が所望の消光比になるように前記位相調整器を制御するように構成されていることを特徴とする、請求項１１記載の光信号発生装置。
【請求項１３】
前記反射鏡を透過した光が入射する位置に設けられ、前記強度変調器による強度変調に応じて生じる周波数変調を強度変調に変換する波長フィルタを備え、
前記シングルモードレーザの発振波長と前記波長フィルタの動作波長とを合わせる第１の制御を行なうとともに、前記波長フィルタを介して出力される光の消光比が最大となるように前記位相調整器を制御する第２の制御を行なう制御回路を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項１４】
前記制御回路が、前記周波数差が所望の周波数差でなく、かつ、極大でない場合に、前記周波数差が所望の周波数差となるように前記位相調整器を制御する一方、前記周波数差が極大である場合に、消光比が大きくなるように前記強度変調器を制御する第３の制御を行なうように構成されていることを特徴とする、請求項１３記載の光信号発生装置。
【請求項１５】
前記制御回路が、前記周波数差が所望の周波数差である場合に、前記波長フィルタを介して出力される光の消光比が所望の消光比以上になるように前記強度変調器を制御する第４の制御を行なうように構成されていることを特徴とする、請求項１４記載の光信号発生装置。
【請求項１６】
前記制御回路が、前記強度変調器に供給される変調信号に重畳して前記変調信号のビットレートよりも遅いディザ信号を供給し、前記ディザ信号に基づいて、前記第２の制御を行なうように構成されていることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項１７】
前記制御回路が、前記ディザ信号に基づく前記位相調整器の制御を完了した後、前記強度変調器に対する前記ディザ信号の供給を停止する制御を行なうように構成されていることを特徴とする、請求項１６記載の光信号発生装置。
【請求項１８】
前記シングルモードレーザからの出力光の一部を受光する第１モニタフォトディテクタと、
前記シングルモードレーザからの出力光の一部を透過又は反射するモニタ用波長フィルタと、
前記シングルモードレーザからの出力光の一部を、前記モニタ用波長フィルタを介して受光する第２モニタフォトディテクタとを備え、
前記制御回路が、前記第１モニタフォトディテクタ及び前記第２モニタフォトディテクタからの信号に基づいて前記位相調整器又は前記強度変調器を制御するように構成されていることを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の光信号発生装置。
【請求項１９】
前記反射鏡を透過した光が入射する位置に設けられ、前記強度変調器による強度変調に応じて生じる周波数変調を強度変調に変換する波長フィルタと、
前記波長フィルタを介して出力される光の一部を受光する第３モニタフォトディテクタとを備え、
前記制御回路が、前記第１モニタフォトディテクタ、前記第２モニタフォトディテクタ及び前記第３モニタフォトディテクタからの信号に基づいて前記位相調整器又は前記強度変調器を制御するように構成されていることを特徴とする、請求項１８記載の光信号発生装置。
【請求項２０】
シングルモードレーザと、前記シングルモードレーザの共振器とは別の共振器が構成されるように、前記シングルモードレーザからの出力光の一部を反射して前記シングルモードレーザへ戻す反射鏡とを配置するとともに、前記シングルモードレーザと前記反射鏡との間に強度変調器及び位相調整器を配置し、
前記位相調整器を用いて、前記強度変調器による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差を調整することを特徴とする光信号発生装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号発生装置及びその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１０Ｇｂ／ｓ以上の高速で長距離伝送を行なうためには、強度変調によるｏｎ状態とｏｆｆ状態のコントラスト（消光比）だけでなく、位相状態、即ち、周波数（波長）の時間変化（チャープ）も重要になる。
特に、ファイバ伝搬中に光信号が受ける波長分散による波形劣化を抑制できるように、強度変調による信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）を設定するのが望ましい。【０００３】
また、光ファイバにおける散乱を補償するために、部分的周波数変調信号を生成するように構成された光信号源と、部分的周波数変調信号を実質的振幅変調信号に変換するように構成された波長フィルタとを備える光ファイバ通信システムが提案されている。
このような光ファイバ通信システムでは、部分的周波数変調信号を生成する光信号源として、直接変調レーザを用いたり［図１７（Ａ）参照］、外部位相変調器（ＭＯＤ）を用いたり［図１７（Ｂ）参照］、波長可変レーザを用いたりしている［図１７（Ｃ）参照］。
【非特許文献１】D. Mahgerefteh et al., “Error-free 250 km transmission in standard fiber using compact 10 Gbit/s chirp-managed directly modulated lasers (CML) at 1550 nm”, ELECTRONICS LETTERS, 28th April 2005, Vol.41, No.9
【特許文献１】特表２００６−５１６０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、まず、直接変調レーザを用いるもの［図１７（Ａ）参照］では、直接変調によって、レーザ内部でのキャリア密度が変化し、信号のオン／オフに対応して出力波長（出力周波数）が変化して、部分的周波数変調信号が生成されることになる。
しかしながら、直接変調レーザを用いると、一般に、直接変調時に生じる立ち上がり／立ち下がり中の動的波長変動（動的波長チャープ）が大きいため、この影響によって、伝送距離が制限されてしまうことになる。【０００５】
また、素子構造を決めると、部分的周波数変調信号の振幅（周波数変調振幅）が決まってしまう。一方、最適な周波数変調振幅は変調信号のビットレートに依存する。このため、変調信号のビットレート（変調ビットレート）に応じて最適な周波数変調振幅を設定し、素子構造を決めてしまうと、異なる変調ビットレートに対応することができない（即ち、変調ビットレートに対する自由度がない）。【０００６】
次に、外部位相変調器を用いるもの［図１７（Ｂ）参照］では、位相変調信号の傾きが周波数変調信号となるため、所望の周波数変調波形を得るために、外部位相変調器を駆動する信号として、絶えず電圧が変化し続ける位相変調信号を用いて、部分的周波数変調信号を生成することになる。
しかしながら、実際にこのような信号を生成するのは容易でなく、実用的ではない。【０００７】
次に、波長可変レーザを用いるもの［図１７（Ｃ）参照］では、波長可変レーザの波長制御端子に、高速に周波数変調信号を供給して、部分的周波数変調信号を生成することになる。
しかしながら、強度変調が生じないため、フィルタ透過後に十分な消光比を得るためには、鋭い特性を有するフィルタが必要となるが、このようなフィルタは一般に作製工程が複雑で、作製が難しい。【０００８】
また、上述のいずれの構成においても、周波数変調と強度変調とを独立に制御することができない。
そこで、動的波長チャープが小さく、簡易、かつ、実用的な構成で、強度変調とは独立に、強度変調による信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）を調整できるようにして、波形劣化を抑制して伝送距離を伸ばし、異なる変調ビットレートにも対応できるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、光信号発生装置は、シングルモードレーザと、シングルモードレーザの共振器とは別の共振器を構成し、シングルモードレーザからの出力光の一部を反射してシングルモードレーザへ戻す反射鏡と、シングルモードレーザと反射鏡との間に設けられた強度変調器と、シングルモードレーザと反射鏡との間に設けられ、強度変調器による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差を調整するための位相調整器とを備えることを要件とする。【００１０】
光信号発生装置の調整方法は、シングルモードレーザと、シングルモードレーザの共振器とは別の共振器が構成されるように、シングルモードレーザからの出力光の一部を反射してシングルモードレーザへ戻す反射鏡とを配置するとともに、シングルモードレーザと反射鏡との間に強度変調器及び位相調整器を配置し、位相調整器を用いて、強度変調器による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差を調整することを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、光信号発生装置及びその調整方法によれば、動的波長チャープが小さく、簡易、かつ、実用的な構成で、強度変調とは独立に、強度変調による信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）を調整できるため、波形劣化を抑制して伝送距離を伸ばすことができ、異なる変調ビットレートにも対応できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置において位相を調整した場合の周波数変動を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置において位相を調整した場合の周波数変調振幅変動を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置において位相を調整した場合の出力消光比の変化を示す図である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置に備えられる波長フィルタの透過特性を示すとともに、波長フィルタによる周波数変調波形から強度変調波形への変換を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置における極大判定の際の制御を説明するため図である。
【図８】本発明の第１実施形態にかかる光信号発生装置における極大判定の手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる光信号発生装置の構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる光信号発生装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態にかかる光信号発生装置に備えられるモニタ用波長フィルタの透過特性を示すとともに、シングルモードレーザの発振波長とモニタ用波長フィルタの動作波長とを合わせる制御を説明するための図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかる光信号発生装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかる光信号発生装置におけるディザ信号を重畳された変調信号を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態にかかる光信号発生装置においてディザ信号を用いて第２の制御を行なえることを説明するための図である。
【図１５】本発明の第３実施形態にかかる光信号発生装置に備えられるモニタ用波長フィルタの透過特性を示すとともに、これを用いた第２の制御を説明するための図である。
【図１６】本発明の第３実施形態にかかる光信号発生装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）は、従来の部分的周波数変調信号を生成する光信号源を備える光ファイバ通信システムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０  集積デバイス
２０  レーザ共振器
２１  別の共振器
１００  半導体基板
１１０  シングルモードレーザ
１２０  位相調整器
１３０  光増幅器
１４０  強度変調器
２１０  反射鏡
２２０  波長フィルタ
３００，３０１  モニタ回路
３１０  第１ビームスプリッタ
３２０  第１モニタＰＤ
３３０  モニタ用波長フィルタ
３４０  第２モニタＰＤ
３５０  第２ビームスプリッタ
３６０  第３モニタＰＤ
４００  制御回路
４１０  レーザ用駆動回路
４２０  位相調整器用駆動回路
４３０  光増幅器用駆動回路
４４０強度変調器用駆動回路
４５０  ペルチェコントローラ（ペルチェ素子）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光信号発生装置及びその調整方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかる光信号発生装置及びその調整方法について、図１〜図８を参照しながら説明する。【００１５】
本実施形態にかかる光信号発生装置は、例えば光ファイバ通信システムにおける光送信器として用いられ、図１に示すように、シングルモードレーザ１１０と、位相調整器１２０と、光増幅器１３０と、強度変調器１４０と、反射鏡２１０と、波長フィルタ２２０とを備える。
そして、シングルモードレーザ１１０からの出力光は、位相調整器１２０、光増幅器１３０及び強度変調器１４０を通過した後、反射鏡２１０及び波長フィルタ２２０を透過し、光信号発生装置の出力光として出力されるようになっている。一方、シングルモードレーザ１１０からの出力光の一部は反射鏡２１０によって反射され、シングルモードレーザ１１０へ戻されるようになっている。【００１６】
本実施形態では、図１に示すように、シングルモードレーザ１１０、位相調整器１２０、光増幅器１３０、強度変調器１４０は、この順番で同一基板（半導体基板；例えばｎ型ＩｎＰ基板）１００上に形成され、光学的に接続されており、集積デバイス１０を構成している。そして、この集積デバイス１０の端面（出力光が出射される側の端面；ここでは強度変調器１４０の端面）に反射鏡２１０として反射膜が設けられている。【００１７】
ここで、シングルモードレーザ１１０は、例えば通信用半導体レーザであり、ここでは分布帰還型（ＤＦＢ：distributed feedback）レーザである。
反射鏡２１０は、例えば誘電体多層膜などの反射膜であり、シングルモードレーザ１１０からの出力光の一部を反射してシングルモードレーザ１１０へ戻す機能を有する。ここでは、反射鏡２１０の反射率は０．１％である。【００１８】
この反射鏡２１０と、シングルモードレーザ１１０の出力光が出射される側とは反対側に設けられた反射鏡（図示せず）とによって、シングルモードレーザ１１０の共振器（レーザ共振器）２０とは別の共振器２１が構成される。このため、本光信号発生装置は、レーザ共振器２０と、別の共振器２１とからなる複合共振器を備えることになる。
位相調整器（位相制御器）１２０は、半導体位相変調器であり、量子井戸構造をコア層とする量子井戸導波路に、例えば電流を注入して屈折率を変化させて位相を調整する構造になっている。そして、この位相調整器１２０は、シングルモードレーザ１１０と反射鏡２１０との間に設けられている。つまり、別の共振器２１の内部に位相調整器１２０が設けられている。【００１９】
本実施形態では、位相調整器１２０は、強度変調器１４０による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）を調整するために用いられる。
光増幅器１３０は、例えば量子井戸導波路構造に例えば電流を注入して利得を発生させる半導体光増幅器（ＳＯＡ）であり、シングルモードレーザ１１０と反射鏡２１０との間に設けられている。つまり、別の共振器２１の内部に光増幅器１３０が設けられている。ここでは、光増幅器１３０の利得は５ｄＢである。【００２０】
強度変調器１４０は、例えば量子井戸導波路構造に例えば電圧を印加して吸収係数を変化させて強度変調を行なう半導体電界吸収型変調器であって、シングルモードレーザ１１０と反射鏡２１０との間に設けられている。つまり、レーザ共振器２０とは別の共振器２１の内部に強度変調器１４０が設けられている。ここでは、強度変調器１４０の挿入損失は５ｄＢである。つまり、強度変調器１４０は消光していない状態で５ｄＢの損失を持っている。このように、本実施形態では、直接変調方式でなく、外部変調方式としているため、動的波長チャープが小さい。【００２１】
このように構成されている光信号発生装置では、強度変調器１４０による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）は、位相に応じて変化することになる。このため、信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）は、位相調整器１２０によって調整できることになる。
波長フィルタ２２０は、例えば誘電体多層膜などからなる光帯域通過フィルタであって、反射鏡２１０を透過した光（光信号）が入射する位置（集積デバイス１０からの出力光が光学的に結合する位置）に設けられている。【００２２】
この波長フィルタ２２０は、強度変調器１４０による強度変調に応じて生じる周波数変調（周波数変調波形；周波数変調成分）を強度変調（強度変調波形）に変換する機能を有する。なお、波長フィルタ２２０に入力される光信号の強度変調成分（強度変調波形）は、波長フィルタ２２０による影響を受けず、波長フィルタ２２０の前後で変わらない。また、波長フィルタ２２０の透過帯域は、波長多重通信で用いられるチャンネルのいずれかに一致している。なお、ここでは、波長フィルタ２２０として、透過型のフィルタを用いているが、反射型のフィルタを用いても良い。【００２３】
本実施形態にかかる光信号発生装置は、上述のように構成されるため、以下のように動作する。
つまり、本光信号発生装置では、図１に示すように、シングルモードレーザ１１０の出射光は、位相調整器１２０を通過し、光増幅器１３０によって増幅され、強度変調器１４０を通過して、反射鏡２１０に至る。反射鏡２１０は、その反射率に対応して光（光信号）をシングルモードレーザ１１０側へ反射する。反射光は、強度変調器１４０を通過し、光増幅器１３０によって増幅され、位相調整器１２０を通過して、シングルモードレーザ１１０に入射する。【００２４】
このように構成することで、本光信号発生装置（集積デバイス）は、シングルモードレーザ１１０が持つレーザ共振器２０とは別に、シングルモードレーザ１１０から反射鏡２１０までのもう１つの共振器２１を持ち、これはシングルモードレーザ１１０とは別の共振周波数及びしきい値電流を持つこととなる。これらの２つの共振器２０，２１からなる複合共振器は、共振周波数の変化及びしきい値電流の変動による内部キャリア密度の変化によって、発振周波数が変動することになる。【００２５】
つまり、図２に示すように、複合共振器（集積デバイス１０）の発振周波数は、位相に応じて変動することになる。なお、図２中、実線Ａは信号オン状態（変調器による消光なし）の周波数変動を示しており、実線Ｂは信号オフ状態（変調器によって消光なしの場合に対して５ｄＢ消光）の周波数変動を示している。また、図２では、シングルモードレーザ１１０の発振周波数（周波数変動０ＧＨｚ）に対してどのくらい発振周波数が変動したかを示しており、周波数変動の値（ＧＨｚ）は、周波数が高くなった場合をプラスの値とし、周波数が低くなった場合をマイナスの値としている。【００２６】
つまり、強度変調器１４０に印加する信号を変化させ、強度変調器１４０によって強度変調を行なうと、シングルモードレーザ１１０に戻る光の位相と強度が変化し、これによって、信号オン状態と信号オフ状態とで発振周波数が変化する。つまり、周波数変調が行なわれる。また、図２に示すように、信号オン状態の発振周波数と信号オフ状態の発振周波数は、それぞれ、位相に応じて変化する。そして、信号オン状態と信号オフ状態とで、位相変化に対する発振周波数の変動幅が異なるため、図３に示すように、信号オン状態と信号オフ状態との間の発振周波数差（周波数変調振幅）は位相に応じて変動することになる。また、図３に示すように、位相変化に対する周波数変調振幅の大きさの変化は、強度変調器１４０による消光比に応じて異なる。このため、位相調整器１２０及び強度変調器１４０の制御を適切に行なうことで、所望の周波数変調振幅が得られることになる。なお、図３中、縦軸の周波数変調振幅の値（ＧＨｚ）は、信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた値である。【００２７】
したがって、反射鏡２１０を透過した光（光信号）は周波数変調成分（周波数変調光）を含み、この周波数変調光は、波長フィルタ２２０を透過する際に、波長フィルタ２２０によって強度変調光に変換され、本光信号発生装置の出力光として出力される。
さらに詳述すると、まず、図３に示すように、位相を０から０．５π程度までの範囲でずらす場合、周波数変調振幅の値がマイナスであり、信号オン状態の周波数よりも信号オフ状態の周波数の方が高くなっている。一方、位相を０．５π程度からπ程度までの範囲でずらす場合、周波数変調振幅の値がプラスであり、信号オン状態の周波数よりも信号オフ状態の周波数の方が低くなっている。【００２８】
また、波長フィルタ２２０の透過特性は、図５（Ａ），図５（Ｂ）に示すように、周波数に対して山型の特性になっている。また、波長フィルタ２２０の透過特性のスロープ中央付近に、シングルモードレーザ１１０の発振周波数が合わされている。
このため、位相を０から０．５π程度までの範囲でずらす場合は、図５（Ｂ）に示すように、信号オン状態の場合に波長フィルタ２２０に入力される光の波長よりも、信号オフ状態の場合に波長フィルタ２２０に入力される光の波長の方が、波長フィルタ２２０をより多く透過することになる。この場合、強度変調器１４０によって生成され、波長フィルタ２２０に入力される強度変調波形［入力波形；図５（Ｂ）中、点線で示す］に波長フィルタ２２０によって変換されて生成される強度変調波形が重ね合わされ、互いに弱めあい、これが出力される強度変調波形［出力波形；図５（Ｂ）中、実線で示す］となるため、あまり大きな出力消光比が得られない。【００２９】
一方、位相を０．５π程度からπ程度までの範囲でずらす場合は、図５（Ａ）に示すように、信号オフ状態の場合に波長フィルタ２２０に入力される光の波長よりも、信号オン状態の場合に波長フィルタ２２０に入力される光の波長の方が、波長フィルタ２２０をより多く透過することになる。この場合、強度変調器１４０によって生成され、波長フィルタ２２０に入力される強度変調波形［入力波形；図５（Ａ）中、点線で示す］に波長フィルタ２２０によって変換されて生成される強度変調波形が重ね合わされ、互いに強めあい、これが出力される強度変調波形［出力波形；図５（Ａ）中、実線で示す］となるため、大きな出力消光比が得られる。【００３０】
ここで、図４は、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の消光比（波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の消光比；出力消光比）と、強度変調器１４０による消光比及び位相との関係を示している。
図４に示すように、位相を０．５π程度からπ程度までの範囲でずらす場合は、強度変調器１４０による消光比に、波長フィルタ２２０によって得られる消光比が加えられたものが出力消光比となるため、強度変調器１４０による消光比が小さい場合であっても、所望の出力消光比が得られることになる。特に、波長フィルタ２２０に入力される周波数変調信号の振幅（周波数変調振幅）は位相に応じて変化するため（図３参照）、図４に示すように、波長フィルタ２２０を介して出力される強度変調信号の振幅（即ち、出力消光比）も位相に応じて変化する。また、図４に示すように、位相変化に対する出力消光比の変化は、強度変調器１４０による消光比に応じて異なる。このため、位相調整器１２０及び強度変調器１４０の制御を適切に行なうことで、出力消光比を調整することができ、所望の出力消光比が得られることになる。【００３１】
このように、シングルモードレーザ１１０の発振周波数と波長フィルタ２２０の動作波長（ここでは波長フィルタ２２０の透過特性のスロープ中央付近の周波数）を合わせた状態で、位相調整器１２０及び強度変調器１４０を制御することで、所望の周波数変調振幅及び所望の消光比が得られることになる。
ところで、本光信号発生装置は、各構成要素１１０，１２０，１３０，１４０を制御するための制御回路（コントローラ）４００を備える。【００３２】
特に、本実施形態では、制御回路４００は、強度変調器１４０による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）が、所望の周波数差（周波数変調振幅）になるように位相調整器１２０を制御するように構成されている。
ここでは、制御回路４００は、強度変調器１４０による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）が、ビットレートに応じた周波数差になるように位相調整器１２０を制御するように構成されている。例えば、信号品質を保つために、強度変調器１４０による強度変調に応じて生じる信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）（ＧＨｚ）は、ビットレート（Ｇｂｐｓ）の値の半分の値にするのが好ましい。【００３３】
また、制御回路４００は、波長フィルタ２２０を介して出力される光の消光比（出力消光比）が所望の値になるように位相調整器１２０を制御するように構成されている。
具体的には、制御回路４００は、図６のフローチャートに示すような制御（光信号発生装置の制御方法；駆動方法）を行なう。
まず、制御回路４００は、シングルモードレーザ１１０に一定電流を供給して動作させた状態で、シングルモードレーザ１１０の発振波長（発振周波数）と波長フィルタ２２０の動作波長（動作周波数）とを合わせる制御（第１の制御）を行なう（図６中、ステップＳ１０〜Ｓ３０）。【００３４】
ここでは、制御回路４００は、シングルモードレーザ１１０を一定電流条件で駆動（起動）し、強度変調器１４０を消光比１ｄＢ，ビットレート１０Ｇｂｐｓで駆動（起動）し、光増幅器１３０を駆動（起動）する（ステップＳ１０）。そして、制御回路４００は、集積デバイス１０の温度（素子駆動温度）を制御する（ステップＳ２０、Ｓ３０）。具体的には、制御回路４００は、シングルモードレーザ１１０の発振波長（発振周波数）と波長フィルタ２２０の動作波長（動作周波数）とが等しいか否かを判定し（ステップＳ２０）、この結果、等しい場合（ＹＥＳルート）は、後述の第２の制御（ステップＳ４０〜Ｓ７０）へ進み、等しくない場合（ＮＯルート）は、温度を再設定して、集積デバイス１０の温度を制御する（ステップＳ３０）。【００３５】
次に、制御回路４００は、強度変調器１４０を矩形波電気信号（変調信号）で駆動して強度変調を与えた状態で、位相調整器１２０を駆動して、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の消光比（出力消光比）が最大となるように位相調整器１２０を制御する（第２の制御；ステップＳ４０〜Ｓ７０）。本実施形態では、図４中、０．７π付近に位相を調整する。【００３６】
この第２の制御を行なうことによって、大きな出力消光比が得られる領域（図４中、右側の高い山）において（本実施形態では位相シフト量０．５π程度からπ程度までの範囲で）、所望の周波数変調振幅や所望の消光比にするための制御を行なえるようにしている。
これは、強度変調器１４０による強度変調によって信号オン状態とした場合の出力光波長の波長フィルタ２２０の透過率（フィルタ透過率）が、信号オフ状態とした場合の出力光波長のフィルタ透過率よりも高くなるように位相を調整することを意味する。つまり、強度変調器１４０による強度変調によって信号オン状態から信号オフ状態へと変化するときに、出力光の波長が波長フィルタ２２０の透過特性において透過率が高い波長から低い波長へと変化する一方、強度変調器１４０による強度変調によって信号オフ状態から信号オン状態へと変化するときに、出力光の波長が波長フィルタ２２０の透過特性において透過率が低い波長から高い波長へと変化するように位相を調整することを意味する（即ち、強度変調器１４０による強度変調によって得られる信号オン状態及び信号オフ状態と、波長フィルタ２２０を透過する光の信号オン状態と信号オフ状態とを一致させるように位相を調整することを意味する）。【００３７】
なお、第２の制御は、これに限られるものではなく、制御回路４００は、周波数変調振幅が所望の符号で絶対値が最大となるように位相調整器１２０を制御するようにしても良い。本実施形態では、周波数変調振幅の値を、信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差としているため、所望の符号はプラスである。このため、図３中、０．７π付近に位相を調整することになる。【００３８】
具体的には、制御回路４００は、まず、初期設定が済んでいるかどうかを判定し（ステップＳ４０）、初期設定が済んでいる場合（ＹＥＳルート）は、後述の第３の制御（ステップＳ８０〜Ｓ１１０）へ進み、初期設定が済んでいない場合（ＮＯルート）は、ステップＳ５０へ進み、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の消光比（出力消光比）が最大であるか否かを判定する。この結果、出力消光比が最大であると判定した場合（ＹＥＳルート）は、初期設定を終了して（ステップＳ７０）、後述の第３の制御（ステップＳ８０〜Ｓ１１０）へ進み、出力消光比が最大でないと判定した場合（ＮＯルート）は、位相調整器１２０を制御して位相を調整する（ステップＳ６０）。【００３９】
本実施形態では、第２の制御は、初期設定時（装置立ち上げ時）のみ行なうこととし、繰り返し行なわないようにするために、出力消光比が最大であると判定されたら、初期設定終了フラグを立てるようにしている。そして、初期設定終了フラグが立っているか否かによって初期設定が済んでいるか否かを判定するようにしている。
次に、制御回路４００は、周波数差（周波数変調振幅）が所望の値（例えば５ＧＨｚ）でなく、かつ、周波数差が極大でない場合に、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）となるように位相調整器１２０を制御する一方、周波数差が極大である場合に、消光比が大きくなるように強度変調器１４０を制御する（第３の制御；ステップＳ８０〜Ｓ１１０）。【００４０】
具体的には、制御回路４００は、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しいか否かを判定する（ステップＳ８０）。この判定の結果、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しくない場合（ＮＯルート）は、さらに、周波数差（Δｆ）が極大であるか否かを判定する（ステップＳ９０）。
そして、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）よりも大きく、周波数差が極大でない場合は、位相調整器１２０を制御して位相を調整して周波数差を減少させる（ステップＳ１００）。また、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）よりも小さく、周波数差が極大でない場合は、位相調整器１２０を制御して位相を調整して周波数差を増加させる（ステップＳ１００）。また、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しくなく、周波数差が極大である場合は、強度変調器１４０に供給される変調信号の振幅電圧を増加させて消光比を大きくする（ステップＳ１１０）。【００４１】
ここでは、周波数差（Δｆ）が極大であるか否かを判定するために、以下のような制御を行なう。
つまり、制御回路４００は、例えば図７に示すように、位相調整器１２０を制御して位相を調整した場合に、Δｆが所望のΔｆに近づかなかった場合、逆方向に制御する一方、Δｆが所望のΔｆに近づいた場合、同方向に制御する。そして、過去２回同方向に制御した場合に、２回目でΔｆが所望のΔｆに近づかなかったら、その２つのステップの間に極大が含まれていることになるので、制御を弱めて逆方向に制御する。【００４２】
このような制御は、図８のフローチャートに示すような手順で行なわれる。なお、図８のフローチャートに示す処理は、図６のステップＳ９０で行なわれる処理である。
つまり、まず、Δｆの変化幅が所定の値以下であるか否かを判定し（ステップＡ１０）、Δｆの変化幅が所定の値以下である場合（ＹＥＳルート）は、さらに、所望のΔｆと現在のΔｆとの差の絶対値が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＡ２０）。この判定の結果、所望のΔｆと現在のΔｆとの差の絶対値が所定の値以上であると判定した場合（ＹＥＳルート）は、Δｆは極大であると判定する。【００４３】
一方、ステップＡ１０でΔｆの変化幅が所定の値よりも大きいと判定した場合（ＮＯルート）、あるいは、ステップＡ２０で所望のΔｆと現在のΔｆとの差の絶対値が所定の値よりも小さいと判定した場合（ＮＯルート）は、さらに、所望のΔｆに近づいたか否かを判定する（ステップＡ３０）。
そして、所望のΔｆに近づいたと判定した場合（ＹＥＳルート）は、フラグをセットし（ステップＡ３５）、位相調整器１２０を制御して位相を調整する（ステップＡ４０）。一方、所望のΔｆに近づいていないと判定した場合（ＮＯルート）は、フラグがセットされているか否かを判定し（ステップＡ５０）、フラグがセットされている場合は、制御強度を減少させ（ステップＡ６０）、さらに、制御方向を逆転させ（ステップＡ７０）、位相調整器１２０を制御して位相を調整する（ステップＡ４０）。一方、ステップＡ５０でフラグがセットされていないと判定した場合（ＮＯルート）は、ステップＡ７０へ進み、制御方向を逆転させ（ステップＡ７０）、位相調整器１２０を制御して位相を調整する（ステップＡ４０）。なお、ここでは位相を調整するステップ（位相制御ステップ）を「ステップＡ４０」としているが、これは図６の「ステップＳ１００」に相当する。【００４４】
次に、図６に示すように、制御回路４００は、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）である場合に、波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）以上になるように強度変調器１４０を制御する（第４の制御；ステップＳ１１０、Ｓ１２０）。
具体的には、制御回路４００は、ステップＳ８０で、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しいと判定した場合（ＹＥＳルート）に、ステップＳ１２０へ進み、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の消光比（出力消光比）が所望の値（例えば１０ｄＢ）以上であるか否かを判定する。【００４５】
この結果、出力消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）よりも小さいと判定した場合（ＮＯルート）は、ステップＳ１１０へ進み、強度変調器１４０に供給される変調信号の振幅電圧（変調器駆動振幅電圧）を増加させる。つまり、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しく、かつ、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）よりも小さい場合、強度変調器１４０に供給される変調信号の振幅電圧（変調器駆動振幅電圧）を増加させる。【００４６】
一方、出力消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）以上であると判定した場合（ＹＥＳルート）は、起動完了フラグをセットし（ステップＳ１３０)、ステップＳ２０へ戻り、上述の第１、第３、第４の制御を繰り返し行なう。これにより、周波数差（周波数変調振幅）が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しく、かつ、出力消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）以上の光信号が、波長フィルタ２２０を介して出力されることになる。【００４７】
したがって、本実施形態にかかる光信号発生装置及びその調整方法によれば、動的波長チャープが小さく、簡易、かつ、実用的な構成で、強度変調とは独立に、強度変調による信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）を調整できるため、波形劣化を抑制して伝送距離を伸ばすことができ、異なる変調ビットレートにも対応できるという利点がある。【００４８】
つまり、周波数変調量（周波数差；周波数変調振幅）と強度変調量（消光比）を任意に設定でき、かつ、動的波長チャープが小さいため、波長フィルタ透過後の光信号として、異なる変調ビットレートに対しても伝送距離が伸びる光信号を、簡易な構成で得ることができるという利点がある。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる光信号発生装置及びその調整方法について、図９〜図１１を参照しながら説明する。【００４９】
本実施形態にかかる光信号発生装置は、上述の第１実施形態のものに対し、図９に示すように、駆動回路４１０，４２０，４３０，４４０、及び、モニタ回路３００，３０１を備える点が異なる。なお、図９では、上述の第１実施形態のもの（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
本光信号発生装置は、上述の第１実施形態の構成に加え、図９に示すように、第１ビームスプリッタ３１０と、第１モニタＰＤ（フォトディテクタ；フォトダイオード）３２０と、モニタ用波長フィルタ３３０と、第２モニタＰＤ（フォトディテクタ；フォトダイオード）３４０と、第２ビームスプリッタ３５０と、第３モニタＰＤ（フォトディテクタ；フォトダイオード）３６０と、シングルモードレーザ１１０を駆動するレーザ用駆動回路４１０と、位相調整器１２０を駆動する位相調整器用駆動回路４２０と、光増幅器１３０を駆動する光増幅器用駆動回路４３０と、強度変調器１４０を駆動する強度変調器用駆動回路４４０と、集積デバイス（素子全体）１０の温度を制御するペルチェコントローラ（ペルチェ素子）４５０とを備える。【００５０】
ここで、第１ビームスプリッタ３１０は、例えばウェッジ角の入った石英板である。
モニタ用波長フィルタ３３０は、例えば、第１ビームスプリッタ３１０の出射側端面に積層された誘電体多層膜である。このモニタ用波長フィルタ３３０は、図１１に示すような透過特性を有し、波長に対して線形に変化する部分を有する。なお、ここでは、モニタ用波長フィルタ３３０として、透過型のフィルタを用いているが、反射型のフィルタを用いても良い。【００５１】
第２ビームスプリッタ３５０は、例えば石英板である。
ここでは、第１ビームスプリッタ３１０は、集積デバイス１０の信号出力側（波長フィルタ２２０が設けられている側）と反対側に配置されている。また、第１ビームスプリッタ３１０の一方の出力側に第１モニタＰＤ３２０が配置されている。さらに、第１ビームスプリッタ３１０の他方の出力側にモニタ用波長フィルタ３３０及び第２モニタＰＤ３４０が配置されている。【００５２】
そして、第１ビームスプリッタ３１０によって分岐された出力光の一部を第１モニタＰＤ３２０によって検出し、第１ビームスプリッタ３１０によって分岐された出力光の一部のうちモニタ用波長フィルタ３３０を透過した光を第２モニタＰＤ３４０によって検出するようになっている。つまり、第１モニタＰＤ３２０によって、シングルモードレーザ１１０からの出力光（ここでは波長フィルタ２２０が設けられている信号出力側と反対側に出力される光）の一部を受光するようになっている。また、シングルモードレーザ１１０からの出力光（ここでは波長フィルタ２２０が設けられている信号出力側と反対側に出力される光）の一部はモニタ用波長フィルタ３３０を透過し、第２モニタＰＤ３４０によって、モニタ用波長フィルタ３３０を透過した光を受光するようになっている。【００５３】
また、第２ビームスプリッタ３５０は、集積デバイス１０の信号出力側に設けられた波長フィルタ２２０の出力側に配置されている。また、第２ビームスプリッタ３５０によって分岐された光が出力される側に第３モニタＰＤ３６０が配置されている。そして、第２ビームスプリッタ３５０によって分岐された出力光の一部を第３モニタＰＤ３６０によって検出するようになっている。つまり、第３モニタＰＤ３６０によって、波長フィルタ２２０を透過した光信号の一部を受光するようになっている。【００５４】
そして、本実施形態では、制御回路４００は、第１モニタＰＤ３２０、第２モニタＰＤ３４０及び第３モニタＰＤ３６０からの信号に基づいて、各駆動回路（ドライブ回路）４１０，４２０，４３０，４４０を介して、シングルモードレーザ１１０、位相調整器１２０、光増幅器１３０、強度変調器１４０及び集積デバイス１０の温度を制御するように構成されている。【００５５】
ここでは、第１モニタＰＤ３２０、第２モニタＰＤ３４０及び第３モニタＰＤ３６０からの検出信号は制御回路４００に入力され、制御回路４００からの制御信号は、各駆動回路４１０，４２０，４３０，４４０へ出力され、各駆動回路４１０，４２０，４３０，４４０からの駆動信号がシングルモードレーザ１１０、位相調整器１２０、光増幅器１３０、強度変調器１４０及びペルチェコントローラ（波長調整手段）４５０へ出力されるようになっている。【００５６】
まず、上述の第１実施形態において制御回路４００によって行なわれる第１の制御［即ち、シングルモードレーザ１１０の発振波長（発振周波数）と波長フィルタ２２０の動作波長（動作周波数）とを合わせる制御］は、第１モニタＰＤ３２０及び第２モニタＰＤ３４０からの信号から得られる波長情報に基づいてペルチェコントローラ４５０を制御することによって行なうようになっている。つまり、制御回路４００は、第１モニタＰＤ３２０及び第２モニタＰＤ３４０からの信号に基づいて、図１１に示すように、モニタ用波長フィルタ３３０の透過特性のスロープ中央部分に、シングルモードレーザ１１０の発振波長を合わせるようにしている。これにより、シングルモードレーザ１１０の発振波長（発振周波数）と波長フィルタ２２０の動作波長（動作周波数）とが合わされることになる。【００５７】
次に、上述の第１実施形態において制御回路４００によって行なわれる第２の制御［即ち、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の出力消光比が最大となるようにするための制御］は、第３モニタＰＤ３６０からの信号に基づいて位相調整器１２０を制御することによって行なうようになっている。
次に、上述の第１実施形態において制御回路４００によって行なわれる第３の制御［即ち、周波数差（周波数変調振幅）が所望の値（例えば５ＧＨｚ）でなく、かつ、極大でない場合に、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）となるようにし、周波数差が極大である場合に、消光比が大きくなるようにする制御］は、第１モニタＰＤ３２０及び第２モニタＰＤ３４０からの信号に基づいて位相調整器１２０又は強度変調器１４０を制御することによって行なうようになっている。【００５８】
次に、上述の第１実施形態において制御回路４００によって行なわれる第４の制御［即ち、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）である場合に、波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）以上になるようにする制御］は、第３モニタＰＤ３６０からの信号に基づいて強度変調器１４０を制御することによって行なうようになっている。【００５９】
具体的には、制御回路４００は、図１０のフローチャートに示すような制御（光信号発生装置の制御方法；駆動方法）を行なう。
まず、制御回路４００は、シングルモードレーザ１１０に一定電流を供給して動作させた状態で、シングルモードレーザ１１０の発振波長（発振周波数）と波長フィルタ２２０の動作波長（動作周波数）とを合わせる制御（第１の制御）を行なう（図１０中、ステップＢ１０〜Ｂ３０）。【００６０】
本実施形態では、制御回路４００は、シングルモードレーザ１１０を一定電流条件で駆動（起動）し、強度変調器１４０を消光比１ｄＢ，ビットレート１０Ｇｂｐｓで駆動（起動）し、光増幅器１３０を駆動（起動）する（ステップＢ１０）。そして、制御回路４００は、第２モニタＰＤ３４０からの信号（直流成分；平均周波数）と第１モニタＰＤ３２０からの信号（直流成分；平均周波数）との比［第２モニタＰＤ３４０からの信号（直流成分）／第１モニタＰＤ３２０からの信号（直流成分）］の値（第１モニタ値）が第１設定値と等しいか否かを判定する（ステップＢ２０）。なお、第１設定値は、シングルモードレーザ１１０の発振波長が波長フィルタ２２０の動作波長と合っているときの第１モニタ値である。【００６１】
この結果、等しくない場合（ＮＯルート）は、温度を再設定して、ペルチェコントローラ４５０を制御して集積デバイス１０の温度（素子駆動温度）を制御し（ステップＢ３０）、等しい場合（ＹＥＳルート）は、後述の第２の制御（ステップＢ４０〜Ｂ７０）へ進む。
次に、制御回路４００は、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の出力消光比が最大となるように位相調整器１２０を制御する（第２の制御；ステップＢ４０〜Ｂ７０）。【００６２】
本実施形態では、制御回路４００は、まず、初期設定が済んでいるかどうかを判定し（ステップＢ４０）、初期設定が済んでいない場合（ＮＯルート）は、ステップＢ５０へ進み、第３モニタＰＤ３６０からの信号（交流成分；強度変動幅）と第３モニタＰＤ３６０からの信号（直流成分；平均強度）との比［第３モニタＰＤ３６０からの信号（交流成分）／第３モニタＰＤからの信号（直流成分）］の値（第３モニタ値；規格化した出力消光比の値）が最大であるか否かを判定する。この結果、最大でない場合（ＮＯルート）は、位相調整器１２０を制御して位相を調整し（ステップＢ６０）、最大である場合（ＹＥＳルート）は、初期設定を終了して（ステップＢ７０）、後述の第３の制御（ステップＢ８０〜Ｂ１１０）へ進む。【００６３】
次に、制御回路４００は、周波数差（周波数変調振幅）が所望の値（例えば５ＧＨｚ）でなく、かつ、周波数差が極大でない場合に、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）となるように位相調整器１２０を制御する一方、周波数差が極大である場合に、消光比が大きくなるように強度変調器１４０を制御する（第３の制御；ステップＢ８０〜Ｂ１１０）。【００６４】
本実施形態では、制御回路４００は、第２モニタＰＤ３４０からの信号（交流成分；周波数変動幅）と第１モニタＰＤからの信号（直流成分；平均周波数）との比［第２モニタＰＤ３４０からの信号（交流成分）／第１モニタＰＤ３２０からの信号（直流成分）］の値（第２モニタ値；規格化した周波数変調振幅の値）が第２設定値と等しいか否かを判定する（ステップＢ８０）。なお、第２設定値は、周波数変調振幅が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しいときの第２モニタ値である。【００６５】
この判定の結果、第２モニタ値が第２設定値と等しくない場合（ＮＯルート）は、さらに、第２モニタ値が極大であるか否かを判定する（ステップＢ９０）。そして、第２モニタ値が第２設定値と等しくなく、第２モニタ値が極大でない場合（ＮＯルート）は、位相調整器１２０を制御して位相調整を行なって周波数変調振幅を調整する（ステップＢ１００）。また、第２モニタ値が第２設定値と等しくなく、第２モニタ値が極大である場合（ＹＥＳルート）は、強度変調器１４０に供給される変調信号の振幅を増大させる制御を行なって消光比を大きくする（ステップＢ１１０）。【００６６】
次に、制御回路４００は、周波数差が所望の値（例えば５ＧＨｚ）である場合に、波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）以上になるように強度変調器１４０を制御する（第４の制御；ステップＢ１１０、Ｂ１２０）。
本実施形態では、制御回路４００は、ステップＢ８０で、第２モニタ値が第２設定値と等しいと判定した場合（ＹＥＳルート）に、ステップＢ１２０へ進み、第３モニタＰＤ３６０からの信号（交流成分）と第３モニタＰＤ３６０からの信号（直流成分）との比［第３モニタＰＤ３６０からの信号（交流成分）／第３モニタＰＤ３６０からの信号（直流成分）］の値（第３モニタ値）が第３設定値以上であるか否かを判定する。なお、第３設定値は、出力消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）と等しいときの第３モニタ値である。【００６７】
この結果、第３モニタ値が第３設定値よりも小さいと判定した場合（ＮＯルート）は、ステップＢ１１０へ進み、強度変調器１４０に供給される変調信号の振幅電圧（変調器駆動振幅電圧）を増大させる制御を行なって、波長フィルタ２２０を透過した後の光信号の消光比（出力消光比）を大きくする。
一方、第３モニタ値が第３設定値以上であると判定した場合（ＹＥＳルート）は、起動完了フラグをセットし（ステップＢ１３０)、ステップＢ２０へ戻り、上述の第１、第３、第４の制御を繰り返し行なう。これにより、周波数差（周波数変調振幅）が所望の値（例えば５ＧＨｚ）と等しく、かつ、出力消光比が所望の値（例えば１０ｄＢ）以上の光信号が、波長フィルタ２２０を介して出力されることになる。【００６８】
なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態及びその変形例のものと同じであるため、ここではその説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光信号発生装置及びその調整方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、動的波長チャープが小さく、簡易、かつ、実用的な構成で、強度変調とは独立に、強度変調による信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）を調整できるため、波形劣化を抑制して伝送距離を伸ばすことができ、異なる変調ビットレートにも対応できるという利点がある。【００６９】
つまり、周波数変調量（周波数差；周波数変調振幅）と強度変調量（消光比）を任意に設定でき、かつ、動的波長チャープが小さいため、波長フィルタ透過後の光信号として、異なる変調ビットレートに対しても伝送距離が伸びる光信号を、簡易な構成で得ることができるという利点がある。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる光信号発生装置及びその調整方法について、図１２〜図１６を参照しながら説明する。【００７０】
本実施形態にかかる光信号発生装置は、上述の第２実施形態のものに対し、上述の第２実施形態における第２の制御［波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の出力消光比が最大となるようにする制御］を、ディザ信号に基づいて行なうようになっている点が異なる（図１６参照）。
本実施形態では、図１２に示すように、制御回路４００は、強度変調器１４０に変調信号のビットレートよりも十分に遅い低周波のディザ信号を供給し、ディザ信号に基づいて、波長フィルタ２２０を介して出力される光（光信号）の出力消光比が最大となるように位相調整器１２０を制御するように構成されている。なお、図１２では、上述の第２実施形態のもの（図９参照）と同一のものには同一の符号を付している。【００７１】
なお、本実施形態では、集積デバイス１０は光増幅器１３０を備えないものとし、位相調整器１２０と強度変調器１４０の配置を変えている。また、説明の便宜上、基板１００、反射鏡２１０、駆動回路４１０、４２０は省略している。さらに、モニタ用波長フィルタ３３０としては図１５に示すような透過特性を有するエタロンフィルタを用いる。
そして、制御回路４００が駆動回路４４０を介して強度変調器１４０を駆動する場合に、制御回路４００からの制御信号に基づいて、駆動回路４４０が、図１３に示すように低周波のディザ信号を重畳した変調信号を、強度変調器１４０に供給するようになっている。ここでは、ディザ信号の周波数は５ｋＨｚとしている。【００７２】
なお、ここでは、ディザ信号を５ｋＨｚにしているが、これに限られるものではなく、より高速であっても、より低速であってもよい。ただし、第１，第２モニタＰＤ３２０，３４０からの出力を直流成分と交流成分とに分ける際の遮断周波数以下の周波数とするのが望ましい。
また、制御回路４００は、ディザ信号に基づく位相調整器１２０の制御を完了した後、強度変調器１４０に対するディザ信号の供給を停止する制御を行なうように構成されている。【００７３】
ところで、本実施形態では、上述の第２実施形態における第２の制御を、ディザ信号に基づいて行なうようにしているが、これは以下の理由による。
変調信号のオン／オフによって、反射率が高い状態／低い状態となり、シングルモードレーザ１１０への戻り光量が変調されるのと同様に、ディザ信号のオン／オフによって、反射率が高い状態／低い状態となり、シングルモードレーザ１１０への戻り光量が変調される。【００７４】
この場合、例えば図１４に示すように、周波数シフト（信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差）が大きければ、消光比に対して、周波数シフトは単調増加である。
図１４中、消光比２ｄＢの場合の周波数シフトは、ディザ信号を印加した場合の周波数シフト（信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差）を、位相毎に示したものと見ることができる。一方、図１４中、消光比５ｄＢの場合の周波数シフトは、変調信号を印加した場合の周波数シフト（信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差）を、位相毎に示したものと見ることができる。【００７５】
図１４に示すように、ディザ信号を印加した場合の周波数シフトと変調信号を印加した場合の周波数シフトは、位相に対して、同様の傾向になっている。つまり、位相を変化させた場合、ディザ信号の信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差と、変調信号の信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差とは、符号が一致した状態で絶対値が同様に変化する。【００７６】
また、変調信号の信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差が所望の符号で絶対値が最大であれば、波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の出力消光比も最大となる。このため、ディザ信号の信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差が所望の符号で絶対値が最大であれば、波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の出力消光比が最大となる。【００７７】
したがって、本実施形態では、上述の第２実施形態における第２の制御［波長フィルタ２２０を介して出力される光信号の出力消光比が最大となるようにする制御］における出力消光比が最大であるか否かを、ディザ信号の信号オン状態の周波数から信号オフ状態の周波数を引いた周波数差が所望の符号で絶対値が最大であるか否かによって判定するようにしている。【００７８】
ところで、具体的には、制御回路４００は、上述の第２実施形態における第２の制御として、図１６のフローチャートに示すような制御を行なう。
本実施形態では、制御回路４００は、まず、初期設定が済んでいるかどうかを判定する（ステップＣ４０）。
この結果、初期設定が済んでいる場合（ＹＥＳルート）は、第２の制御を行なわずに、第３の制御へ進む。一方、初期設定が済んでいない場合（ＮＯルート）は、ステップＣ５０へ進み、ディザ信号がオン状態の時の第１モニタ値［第２モニタＰＤ３４０からの信号（直流成分）／第１モニタＰＤ３２０からの信号（直流成分）］と、ディザ信号がオフ状態の時の第１モニタ値［第２モニタＰＤ３４０からの信号（直流成分）／第１モニタＰＤ３２０からの信号（直流成分）］とをモニタし、これらの値の差（ディザ信号がオン状態の時の第１モニタ値−ディザ信号がオフ状態の時の第２モニタ値）が所望の符号（ここではプラス）で絶対値が最大であるか否かを判定する。【００７９】
本実施形態では、図１５に示すように、ディザ信号がオン状態の時とディザ信号がオフ状態の時とで、モニタ用波長フィルタ３３０の透過率が異なるため、第１モニタＰＤ３２０及び第２モニタＰＤ３４０によって検出される信号（直流成分）によって、ディザ信号がオン状態の時の周波数［ここでは変調信号がオン状態の時の周波数とオフ状態の時の周波数の平均周波数（中心周波数）］と、ディザ信号がオフ状態の時の周波数［ここでは変調信号がオン状態の時の周波数とオフ状態の時の周波数の平均周波数（中心周波数）］をモニタすることができる。【００８０】
この結果、最大でない場合（ＮＯルート）は、位相調整器１２０を駆動して位相を調整する（ステップＣ６０）。一方、最大である場合（ＹＥＳルート）は、初期設定を終了して（ステップＣ７０）、第３の制御へ進む。つまり、最大値を得たところで、このシーケンスを終了する。
このようにして第２の制御を終了する際に、強度変調器１４０に対するディザ信号の供給を停止する。【００８１】
なお、ここでは、第２の制御を終了する際にディザ信号の供給を停止するようにしているが、これに限られるものではなく、第２の制御を終了した後もディザ信号の供給を停止しなくても良い。ただし、この場合、光信号に対してノイズとなるおそれがあるため、第２の制御を終了した後にはディザ信号の供給を停止することが望ましい。
なお、その他の構成及び制御方法等の詳細は、上述の第２実施形態及びその変形例のものと同じであるため、ここではその説明を省略する。【００８２】
したがって、本実施形態にかかる光信号発生装置及びその調整方法によれば、上述の第２実施形態の場合と同様に、動的波長チャープが小さく、簡易、かつ、実用的な構成で、強度変調とは独立に、強度変調による信号オン状態と信号オフ状態との間の周波数差（周波数変調振幅）を調整できるため、波形劣化を抑制して伝送距離を伸ばすことができ、異なる変調ビットレートにも対応できるという利点がある。【００８３】
つまり、周波数変調量（周波数差；周波数変調振幅）と強度変調量（消光比）を任意に設定でき、かつ、動的波長チャープが小さいため、波長フィルタ透過後の光信号として、異なる変調ビットレートに対しても伝送距離が伸びる光信号を、簡易な構成で得ることができるという利点がある。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。【００８４】
例えば、上述の各実施形態では、半導体基板１００としてｎ型ＩｎＰ基板を用いているが、これに限られるものではなく、例えばＧａＡｓ基板などの他の半導体基板であっても良いし、ｐ型半導体基板であっても良く、このような場合も同様の効果を奏する。上述の各実施形態のように集積型素子を構成する場合には、各機能領域の電気的アイソレーションを得るのにｐ型領域の抵抗が大きいことを利用できるため、ｐ型半導体基板の方が好ましい。【００８５】
また、上述の各実施形態では、シングルモードレーザ１１０はＤＦＢレーザであり、その波長制御には素子温度制御を用いることを例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、ＤＢＲレーザであっても良いし、波長可変レーザであっても良い。波長可変レーザをシングルモードレーザとして用いる場合、波長制御には温度の代わりに波長可変レーザの波長制御機構を用いても良い。波長可変レーザは、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ、ＳＧ−ＤＢＲレーザのような集積型波長可変レーザ（半導体集積型波長可変レーザ）であっても良いし、外部共振器レーザであっても良い。ただし、集積型波長可変レーザの方が、小型化が可能である点で好ましい。【００８６】
また、上述の各実施形態では、シングルモードレーザの出力側に、位相調整器１２０、光増幅器１３０、強度変調器１４０がこの順序で配置されているが、これに限られるものではなく、この順序は入れ替わっても良い。この場合も同様の効果が得られる。ただし、強度変調器の後段に半導体光増幅器を配置する場合、半導体光増幅器のパターン効果が生じないように光強度をある程度以下にすること、半導体光増幅器の駆動電流を高くしておくことなどの配慮が必要である。また、例えば、光増幅器は設けなくても良い。ただし、例えばシングルモードレーザ１１０に波長可変レーザを用いた場合には、光出力及び効率が低下するおそれがある。また、光増幅器１３０は利得を５ｄＢとしているが、利得が５ｄＢでなくても同様の効果が得られる。【００８７】
また、上述の各実施形態では、強度変調器１４０は電界吸収型変調器としているが、これに限られるものではなく、例えばマッハツェンダ型などの他の変調器構造であっても良い。ただし、マッハツェンダ型のような長い変調器では、レーザに戻るまでの時間が長くなるため、周波数変調の動作ビットレートが制限されるおそれがある。
また、上述の各実施形態では、反射鏡２１０を、素子端面の誘電体多層膜としているが、これに限られるものではなく、例えば、バルクの反射鏡であっても良い。ただし、この場合、素子が大きくなり、レーザに戻るまでの時間が長くなるため、周波数変調の動作ビットレートが制限されるおそれがある。【００８８】
また、上述の各実施形態では、帯域通過フィルタ２２０は誘電体多層膜であり、図５（Ａ），図５（Ｂ）に示すような透過特性を持つものとしているが、これに限られるものではなく、周波数に対して急峻に透過率が変化する透過特性を持つものであれば良く、例えば回折格子などによって構成されるフィルタを用いても良い。また、単共振器でなく、エタロンのような周期的な透過特性を持つものを用いても良く、この場合、波長可変レーザと組み合わせることで複数の波長での動作が可能となる。【００８９】
また、上述の各実施形態では、シングルモードレーザ１１０、位相調整器１２０、光増幅器１３０、強度変調器１４０の全てが同一基板上に集積されている場合を例に挙げているが、これに限られるものではなく、シングルモードレーザ、位相調整器、光増幅器、強度変調器のうち２つ以上が同一基板上に形成されていれば良い。つまり、シングルモードレーザ、位相調整器、光増幅器、強度変調器のうちのいくつか、もしくは全部が単独の素子として形成されていても良い。ただし、レーザ１１０出力端と反射鏡２１０までの距離が長くなるため、光が戻るまでの時間が長くなり、周波数変調の動作ビットレートが制限される。また、本実施形態では、光増幅器を備えるものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば光増幅器を備えないものとして構成しても良い。この場合、シングルモードレーザ、位相調整器、強度変調器のうち２つ以上が同一基板上に形成されていれば良い。【００９０】
また、上述の各実施形態では、起動完了フラグがセットされた状態でも、制御を続行する場合を例に挙げているが、これに限られるものではなく、一定制御に切り替えても良い。ただし、その場合には素子の経時劣化による状態変化が十分小さいことが必要となる。
また、上述の第２、第３実施形態では、第１モニタＰＤ３２０、第２モニタＰＤ３４０及び第３モニタＰＤ３６０は、集積デバイス１０とは別個に設けているが、これに限られるものではなく、例えば、同一基板（半導体基板）１００上に第１モニタＰＤ３２０、第２モニタＰＤ３４０及び第３モニタＰＤ３６０を集積しても良い。つまり、第１モニタＰＤ３２０、第２モニタＰＤ３４０及び第３モニタＰＤ３６０のうち少なくとも１つが、シングルモードレーザ１１０、位相調整器１２０、強度変調器１４０のいずれかと同一基板（半導体基板）１００上に形成されていても良い。また、上述の第３実施形態では、第３モニタＰＤ３６０を備えるものとして構成しているが、周波数変調振幅の調整のみを行なうのであれば、これを備えないものとして構成しても良い。この場合、第１モニタＰＤ３２０及び第２モニタＰＤ３４０のうち少なくとも１つが、シングルモードレーザ１１０、位相調整器１２０、強度変調器１４０のいずれかと同一基板１００上に形成されていれば良い。【００９１】
また、上述の各実施形態では、集積デバイス１０から出力される光信号の波長（シングルモードレーザ１１０の発振波長）を波長フィルタ２２０の動作波長（透過波長）に合せるように集積デバイス１０の温度を制御しているが、これに限られるものではなく、波長フィルタ２２０の透過波長を温度などによって制御して光信号の波長に合せるようにしても良い。ただし、この場合、光信号の波長は波長多重通信のチャンネルに適合しない場合がある。【００９２】
また、上述の各実施形態では、第１ビームスプリッタ３１０はウェッジ角の入った石英板としているが、これに限られるものではなく、他のビームスプリッタであっても良く、この場合も同様の効果が得られる。
また、上述の各実施形態では、モニタ用波長フィルタ３３０は線形な透過スペクトルを有する誘電体多層膜としているが、これに限られるものではなく、例えばエタロンであっても良く、この場合、波長フィルタ２２０もエタロンのような周期的な透過スペクトルを持つフィルタとし、波長可変レーザと組み合わせることで、複数の波長に対しての動作が可能となる。【００９３】
また、上述の各実施形態では、第１ビームスプリッタ３１０、第１モニタＰＤ３２０、モニタ用波長フィルタ３３０、第２モニタＰＤ３４０は、シングルモードレーザ１１０の信号出力側と反対側の出力側に配置されているが、これに限られるものではない。
例えば、シングルモードレーザ１１０と位相調整器１２０の間に第３ビームスプリッタを挿入し、この第３ビームスプリッタによって分岐された光が出力される位置に、第１モニタＰＤ３１０、あるいは、モニタ用波長フィルタ３３０及び第２モニタＰＤ３４０、あるいは、第１ビームスプリッタ３１０、第１モニタＰＤ３２０、モニタ用波長フィルタ３３０、第２モニタＰＤ３４０を配置するようにしても良い。【００９４】
この場合、第３ビームスプリッタによって分岐された光が出力される位置に配置される、第１モニタＰＤ３１０、あるいは、モニタ用波長フィルタ３３０及び第２モニタＰＤ３４０、あるいは、第１ビームスプリッタ３１０、第１モニタＰＤ３２０、モニタ用波長フィルタ３３０、第２モニタＰＤ３４０は、第３ビームスプリッタも含めて、同一半導体基板１００上に集積したものとして構成しても良いし、その一部又は全部を独立の素子として構成しても良い。ただし、その一部又は全部を独立の素子として構成する場合、シングルモードレーザ１１０から反射鏡２１０までの距離が長くなり、光がシングルモードレーザ１１０に戻ってくるまでの時間が長くなり、周波数変調の動作ビットレートが制限されてしまうため、少なくとも第３ビームスプリッタは同一半導体基板１００上に集積されていることが好ましい。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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