(57)【要約】【課題】多値位相変調信号がＲＺ変調されなくても、それぞれ位相変調されるデータの遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制すること。【解決手段】フィルタ１００ｅは、入力された信号の中心周波数より高い周波数を持つ上側周波数成分を透過させ、信号の上側周波数成分をパワー差算出部１００ｇへ出力する。フィルタ１００ｆは、入力された信号の中心周波数より低い周波数を持つ下側周波数成分を透過させ、信号の下側周波数成分をパワー差算出部１００ｇへ出力する。パワー差算出部１００ｇは、上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差を算出する。遅延量調整部１００ｈは、パワー差算出部１００ｇによって算出されるパワー差が小さくなるように第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃへ入力される入力信号の遅延量を調整する。【選択図】図１
2011197436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知パターンを有する入力信号を用いて光源が発する光源光を変調する第１変調部と、
前記第１変調部によって変調される入力信号と同一の既知パターンを有する入力信号を用いて前記光源光を変調する第２変調部と、
前記第１変調部及び前記第２変調部によって前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成部と、
前記合成部によって合成されて得られた合成信号の中心周波数よりも高い周波数を有する上側周波数成分と中心周波数よりも低い周波数を有する下側周波数成分とのパワー差を算出する算出部と、
前記算出部によって算出されたパワー差に基づいて前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整部と、
を有することを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
前記算出部は、
上側周波数成分に対応する帯域を透過帯域とする第１のバンドパスフィルタと、
下側周波数成分に対応する帯域を透過帯域とする第２のバンドパスフィルタと、を含み、
前記第１のバンドパスフィルタの出力と前記第２のバンドパスフィルタの出力との差分を算出することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項３】
前記算出部は、
合成信号の中心周波数とは異なる周波数を透過させる周期的な透過帯域を有する第１のエタロンフィルタと、
合成信号の中心周波数とは異なる周波数を透過させ、かつ前記第１のエタロンフィルタと相補的な透過帯域を有する第２のエタロンフィルタと、を含み、
前記第１のエタロンフィルタの出力と前記第２のエタロンフィルタの出力との差分を算出することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項４】
前記算出部は、
光の波長が長くなるほど透過率が減少する透過特性を有する第１の光フィルタと、
光の波長が長くなるほど透過率が増大する透過特性を有する第２の光フィルタと、を含み、
前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタのいずれか一方の出力を透過特性の相違に基づいて補正し、得られた補正出力と前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタのいずれか他方の出力との差分を算出することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項５】
前記算出部は、
前記合成部によって変調信号が合成される際に出力される位相共役光であって合成信号と位相共役の位相共役光から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得し、取得された上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差を算出することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項６】
前記合成部によって合成されて得られた合成信号をＲＺ（Return to Zero）変調するＲＺ変調部をさらに備え、
前記算出部は、
前記ＲＺ変調部によってＲＺ変調される前の合成信号から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得し、取得された上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差を算出することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項７】
前記調整部は、
前記第１変調部及び前記第２変調部それぞれへ入力される入力信号の遅延差を所定幅ずつ変更する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項８】
前記調整部は、
前記算出部によって算出されたパワー差が所定の閾値未満である場合は、前記遅延差の制御を終了することを特徴とする請求項７記載の光変調装置。
【請求項９】
前記調整部は、
前記遅延差を所定幅変更した結果、前記算出部によって算出されるパワー差が増大した場合に、前記遅延差の制御方向を反転することを特徴とする請求項７記載の光変調装置。
【請求項１０】
第１変調部及び第２変調部を備える多値変調部へ入力される入力信号であって既知パターンを有する入力信号を用いて光源が発する光源光を前記第１変調部において変調する第１変調ステップと、
前記第１変調ステップにて変調される入力信号と同一の既知パターンを有する入力信号を用いて前記光源光を前記第２変調部において変調する第２変調ステップと、
前記第１変調ステップ及び前記第２変調ステップにて前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成ステップと、
前記合成ステップにて合成されて得られた合成信号の中心周波数よりも高い周波数を有する上側周波数成分と中心周波数よりも低い周波数を有する下側周波数成分とのパワー差を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにて算出されたパワー差に基づいて前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整ステップと、
を有することを特徴とする光変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置及び光変調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、伝送トラフィックの増加に伴い、従来の４０Ｇｂｉｔ／ｓを超える伝送容量を持つ次世代光伝送システム導入の要求が高まっている。伝送容量の大容量化を実現する際に、単純に伝送信号の速度を高速化すると、使用される電気信号回路の実現が困難であったり、例えば光フィルタによるスペクトル劣化や波長分散・光雑音累積による信号劣化などの光伝送信号の劣化が発生したりする。そこで、周波数利用効率（Spectrum Efficiency）、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）耐力及び非線形性耐力に優れた多値位相変調方式を適用した光伝送システムが有望視されている。多値位相変調方式としては、例えば４値位相変調のＱＰＳＫ(Quadrature Phase-Shift Keying)方式などがある。
【０００３】
ＱＰＳＫ方式を用いた光変調装置としては、例えばＲＺ（Return to Zero）変調器を備えたＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Differential QPSK）変調方式を採用する光変調装置が考えられている。ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式は、変調により得られる光信号が狭スペクトルであり、周波数利用効率が高いという特徴を持つため、次世代の光伝送システムに採用される変調方式の候補として期待されている。
【０００４】
通常、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式を採用する光変調装置は、光源が発する光のＩ（In-Phase）成分にデータ信号を重畳するＩアームと、光源が発する光のＱ（Quadrature Phase）成分にデータ信号を重畳するＱアームとを備えている。そして、Ｉアーム及びＱアームにおいてデータ信号が光に重畳されると、それぞれのアームで得られた信号が合波されてＤＱＰＳＫ変調信号となる。そして、ＤＱＰＳＫ変調信号は、ＲＺ変調器によってＲＺ変調され、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号が得られる。
【０００５】
このとき、例えば温度変動や経時変動などに起因して、Ｉアームで得られた信号の位相とＱアームで得られた信号の位相とがずれることがある。すなわち、合波される光のＩ成分及びＱ成分に遅延差が生じることがあり、この遅延差によって、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ方式の変調により得られる光信号が劣化することがある。結果として、光信号を送信する光送信装置の伝送性能が低下する。
【０００６】
そこで、ＲＺ変調器から出力された光信号のパワーをモニタし、モニタ結果に応じてＩアーム及びＱアームに入力されるデータ信号の位相を調整することが検討されている。このようにデータ信号の位相を調整する光変調装置の構成を図１８に示す。この光変調装置は、光源となるレーザーダイオード（Laser Diode：以下「ＬＤ」と略記する）１１、ＤＱＰＳＫ変調器１２ａ、ＲＺ変調器１２ｂ、ドライバ（以下「ＤＲＶ」と略記する）１３ａ〜１３ｃ及び移相器１４ａ〜１４ｃを有している。また、この光変調装置は、光カプラ２１、フォトディテクタ（Photo Detector：以下「ＰＤ」と略記する）２２、バンドパスフィルタ（Band Pass Filter：以下「ＢＰＦ」と略記する）２３、パワーモニタ（以下「ＭＯＮ」と略記する）２４及び制御部３０を有している。
【０００７】
ＬＤ１１で発生した光は、ＤＱＰＳＫ変調器１２ａに入力され、ＤＱＰＳＫ変調器１２ａのＩアーム及びＱアームそれぞれにおいて、ＤＲＶ１３ａ、１３ｂを経たデータ信号が光のＩ成分及びＱ成分に重畳される。そして、データ信号が重畳された光のＩ成分及びＱ成分が合波され、ＤＱＰＳＫ変調信号が得られる。ＤＱＰＳＫ変調信号は、ＲＺ変調器１２ｂによってＲＺ変調される。このとき、ＲＺ変調器１２ｂは、ドライバ１３ｃを経たクロック信号ＣＬＫを用いてＤＱＰＳＫ変調信号をＲＺ変調する。
【０００８】
ＲＺ変調されて得られる光信号は、光カプラ２１によって分岐され、分岐光がＰＤ２２によって電気信号に変換される。そして、電気信号がＢＰＦ２３を通過することにより、電気信号の特定の帯域のパワーがＭＯＮ２４によってモニタされる。制御部３０は、ＭＯＮ２４におけるモニタ結果に応じて移相器１４ａ、１４ｂの移相量を調整しておき、Ｉアーム及びＱアームで得られる信号の遅延差を小さくする。同時に、制御部３０は、ＭＯＮ２４におけるモニタ結果に応じて移相器１４ｃの移相量を調整する。このように、ＲＺ変調された信号のパワーをモニタし、モニタ結果に応じてデータ信号を移相することにより、多値位相変調時に合波される２信号の遅延差を小さくすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３２９８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、信号のパワーをモニタし、モニタ結果に応じて遅延差を調整する方法は、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されることが前提となっており、ＲＺ変調器を備えていない光変調装置では、適切に遅延差を制御することができないという問題がある。すなわち、光変調装置の変調方式として、例えばＮＲＺ（Non Return to Zero）−ＤＱＰＳＫ変調方式が採用される場合には、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されることはなく、信号のパワーをモニタしても遅延差を適切に制御することはできない。
【００１１】
この問題を具体的に説明するために、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式及びＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式における遅延差ごとの信号波形を図１９に示す。図１９は、遅延差が０ｐｓ（ピコ秒）、４ｐｓ及び８ｐｓのそれぞれの場合について、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式及びＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号の波形を示している。すなわち、図１９の各図において、横軸は時間を示しており、縦軸はパワーを示している。
【００１２】
図１９に示すように、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号については、ＲＺ変調器におけるパルスカービングにより、各図中Ａで示した情報を含む領域の信号が抽出される。したがって、図１８に示したＭＯＮ２４は、図１９各図中のＡの領域の信号のパワーをモニタしている。そして、遅延差が大きくなるにつれて、図１９各図中のＡの領域の信号のパワーが小さくなるため、図１８に示した制御部３０は、モニタ結果が最大になるように移相量を設定すれば、遅延差を小さくすることができる。
【００１３】
これに対して、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号は、ＲＺ変調器によってパルスカービングされることはない。このため、光信号のパワーをモニタすると、図１９各図中の全領域の信号のパワーが平均化されてモニタされることになる。この結果、遅延差が異なってもモニタされる信号のパワーが変化せず、遅延差がモニタ結果に反映されない。
【００１４】
つまり、図２０に示すように、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式では、遅延差が大きくなるにつれてモニタ出力が小さくなるのに対し、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式では、遅延差が大きくなってもモニタ出力が一定である。このため、ＲＺ変調されていない信号のパワーをモニタしても、ＤＱＰＳＫ変調器において合波される２信号の遅延差を適切に制御することはできない。そして、遅延差を適切に制御できないため、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式を採用する光変調装置では、光信号の劣化を抑制することが困難であるという問題がある。
【００１５】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、多値位相変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる光変調装置及び光変調方法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】
【００１６】
本願が開示する光変調装置は、１つの態様において、既知パターンを有する入力信号を変調する第１変調部と、前記第１変調部によって変調される入力信号と同一の既知パターンを有する入力信号を変調する第２変調部と、前記第１変調部及び前記第２変調部によって変調されて得られた変調信号を合成する合成部と、前記合成部によって合成されて得られた合成信号の中心周波数よりも高い周波数を有する上側周波数成分と中心周波数よりも低い周波数を有する下側周波数成分とのパワー差を算出する算出部と、前記算出部によって算出されたパワー差に基づいて前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整部と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本願が開示する光変調装置及び光変調方法の１つの態様によれば、多値位相変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態２に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、遅延差と周波数成分の関係を示す図である。
【図４】図４は、バンドパスフィルタの透過帯域を説明する図である。
【図５】図５は、シフト量決定部による遅延差制御を説明する図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係る遅延差制御方法を示すフロー図である。
【図７】図７は、遅延差と伝送性能の関係の具体例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、エタロンフィルタの透過特性の具体例を示す図である。
【図１０】図１０は、エタロンフィルタの透過帯域を説明する図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、光フィルタの透過特性の具体例を示す図である。
【図１３】図１３は、光フィルタ出力の補正量を説明する図である。
【図１４】図１４は、光フィルタ出力の補正を説明する図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４に係る遅延差制御方法を示すフロー図である。
【図１６】図１６は、光変調装置の他の変形例を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、光変調装置のさらに他の変形例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、ＲＺ変調器を備えた光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、遅延差による信号波形変化の具体例を示す図である。
【図２０】図２０は、変調方式によるパワーのモニタ出力の違いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本願が開示する光変調装置及び光変調方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図１に示す光変調装置は、ＬＤ１００ａ、第１変調部１００ｂ、第２変調部１００ｃ、光カプラ１００ｄ、フィルタ１００ｅ、１００ｆ、パワー差算出部１００ｇ及び遅延量調整部１００ｈを有している。
【００２１】
ＬＤ１００ａは、光源であり、所定波長の光を発する。第１変調部１００ｂは、ＬＤ１００ａから発せられた光の第１成分に既知パターンの信号を重畳する。また、第２変調部１００ｃは、ＬＤ１００ａから発せられた光の第２成分に既知パターンの信号を重畳する。既知パターンの信号の一例としては、例えば０と１が交互に繰り返される交番信号などがある。また、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃがＤＱＰＳＫ変調を実行するＤＱＰＳＫ変調部に含まれる場合は、例えば光のＩ成分及びＱ成分がそれぞれ光の第１成分及び第２成分に相当する。第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃによって既知パターンの信号が重畳された光の第１成分及び第２成分は、合波されて多値位相変調信号が得られる。
【００２２】
光カプラ１００ｄは、多値位相変調信号を分岐し、分岐により得られた一方の信号を光信号として出力するとともに、他方の信号をフィルタ１００ｅ、１００ｆへ出力する。フィルタ１００ｅは、入力された信号の中心周波数より高い周波数を持つ上側周波数成分を透過させ、信号の上側周波数成分をパワー差算出部１００ｇへ出力する。フィルタ１００ｆは、入力された信号の中心周波数より低い周波数を持つ下側周波数成分を透過させ、信号の下側周波数成分をパワー差算出部１００ｇへ出力する。
【００２３】
パワー差算出部１００ｇは、それぞれフィルタ１００ｅ、１００ｆから出力される上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差を算出する。遅延量調整部１００ｈは、パワー差算出部１００ｇによって算出されるパワー差が小さくなるように第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃへ入力される入力信号の遅延量を調整する。
【００２４】
次いで、上記のように構成された光変調装置による光変調方法について説明する。
【００２５】
まず、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃによって、ＬＤ１００ａが発する光の第１成分及び第２成分に既知パターン信号が重畳され、これらの第１成分及び第２成分が合波されることにより、光源光が既知パターン信号によって多値位相変調された多値位相変調信号が得られる。多値位相変調信号は、光カプラ１００ｄによって分岐され、フィルタ１００ｅ、１００ｆへ入力される。
【００２６】
フィルタ１００ｅへ多値位相変調信号が入力されると、フィルタ１００ｅによって、多値位相変調信号の中心周波数よりも高い周波数の上側周波数成分が透過され、上側周波数成分がパワー差算出部１００ｇへ出力される。同様に、フィルタ１００ｆへ多値位相変調信号が入力されると、フィルタ１００ｆによって、多値位相変調信号の中心周波数よりも低い周波数の下側周波数成分が透過され、下側周波数成分がパワー差算出部１００ｇへ出力される。
【００２７】
そして、パワー差算出部１００ｇによって、上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差が算出される。算出されたパワー差は、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃから出力される２信号の位相が一致していれば小さく、位相がずれるほど大きい。換言すれば、多値位相変調時に合波される２信号の遅延差が大きいほど、パワー差算出部１００ｇによって算出されるパワー差が大きくなる。そこで、遅延量調整部１００ｈによって、パワー差算出部１００ｇによって算出されるパワー差が小さくなるように、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃへ入力される入力信号の遅延量が調整される。そして、パワー差算出部１００ｇによって算出されるパワー差が最小になるように遅延量が調整されることにより、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃから出力される２信号の遅延差がなくなり、光信号の劣化を抑制することができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、第１変調部及び第２変調部それぞれによって既知パターン信号が重畳された変調信号の上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差を算出する。そして、算出されるパワー差が小さくなるように、第１変調部及び第２変調部へ入力される信号の遅延量を調整する。このため、多値位相変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図２に示す光変調装置は、交番信号発生部１０１、ＬＤ１０２、ＤＱＰＳＫ変調部１０３、光カプラ１０４、ＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂ、ＰＤ１０６ａ、１０６ｂ、パワー差算出部１０７、シフト量決定部１０８、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂ、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂ及びドライバ１１１ａ、１１１ｂを有している。また、ＤＱＰＳＫ変調部１０３は、Ｉアーム変調部１０３ａ、Ｑアーム変調部１０３ｂ及び移相部１０３ｃを含んでいる。
【００３０】
交番信号発生部１０１は、０と１が交互に繰り返される交番信号を発生させる。そして、交番信号発生部１０１は、発生させた交番信号を同位相で遅延付与部１１０ａ、１１０ｂへ出力する。なお、交番信号発生部１０１は、光変調装置の初期起動時などに交番信号を発生させ、光変調装置の通常運用時におけるデータ信号の代わりに交番信号をＤＱＰＳＫ変調部１０３へ供給する。すなわち、光変調装置の通常運用時とは異なり、初期起動時などには任意の信号を光変調装置によって変調することが可能であるため、交番信号発生部１０１は、主に光変調装置の初期起動時などに動作する。一方、光変調装置の通常運用時には、交番信号の代わりにデータ信号が遅延付与部１１０ａ、１１０ｂに入力されることになる。
【００３１】
ＬＤ１０２は、光源であり、所定波長の光を発する。ＤＱＰＳＫ変調部１０３は、例えばマッハツェンダ型干渉計を備え、４値の位相変調を行う。すなわち、Ｉアーム変調部１０３ａは、ドライバ１１１ａから出力される交番信号を光に重畳し、２値の位相変調を行う。また、Ｑアーム変調部１０３ｂは、ドライバ１１１ｂから出力される交番信号を光に重畳し、２値の位相変調を行う。移相部１０３ｃは、Ｑアーム変調部１０３ｂによって位相変調された信号の位相をπ／２だけ移相する。そして、Ｉアーム変調部１０３ａから出力される信号と移相部１０３ｃから出力される信号とが合波され、ＤＱＰＳＫ変調信号が得られる。以下においては、Ｉアーム変調部１０３ａを備えるアームをＩアームといい、Ｑアーム変調部１０３ｂ及び移相部１０３ｃを備えるアームをＱアームという。
【００３２】
ここで、ＤＱＰＳＫ変調部１０３において合波されるＩアーム及びＱアームの信号には、遅延差が生じていることがある。遅延差は、例えば光変調装置の製造時の誤差、温度変動又は経時変動などにより生じる。そして、ＤＱＰＳＫ変調部１０３において合波される各アームの信号に遅延差が生じているとＤＱＰＳＫ変調信号が劣化し、ＤＱＰＳＫ変調信号が送信される際の伝送性能が劣化する。また、ＤＱＰＳＫ変調部１０３に交番信号が入力される場合、各アームの信号の遅延差によってＤＱＰＳＫ変調信号の周波数成分が変化する。
【００３３】
すなわち、図３に示すように、各アームの信号の遅延差が０ｐｓ（ピコ秒）である場合には、ＤＱＰＳＫ変調信号のスペクトル特性は、中心周波数を挟んで左右対称である。すなわち、ＤＱＰＳＫ変調信号の中心周波数よりも高い周波数の上側周波数成分２０１と中心周波数よりも低い周波数の下側周波数成分２０２とのパワーはほぼ等しい。これに対して、各アームの信号に遅延差がある場合には、ＤＱＰＳＫ変調信号のスペクトル特性が非対称となる。具体的には、遅延差が例えば−８ｐｓになると上側周波数成分２０１よりも下側周波数成分２０２のパワーが大きくなり、反対に遅延差が例えば＋８ｐｓになると下側周波数成分２０２よりも上側周波数成分２０１のパワーが大きくなる。このように、ＤＱＰＳＫ変調部１０３によって交番信号が変調されることにより、各アームの信号の遅延差がＤＱＰＳＫ変調信号のスペクトル特性に反映される。
【００３４】
図２に戻って、光カプラ１０４は、ＤＱＰＳＫ変調信号を分岐し、分岐により得られた一方の信号を光信号として出力し、他方の信号をＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂへ出力する。ＢＰＦ１０５ａは、ＤＱＰＳＫ変調信号の中心周波数よりも高い周波数帯域を透過帯域としており、光カプラ１０４から出力される信号の上側周波数成分をＰＤ１０６ａへ出力する。ＢＰＦ１０５ｂは、ＤＱＰＳＫ変調信号の中心周波数よりも低い周波数帯域を透過帯域としており、光カプラ１０４から出力される信号の下側周波数成分をＰＤ１０６ｂへ出力する。
【００３５】
ここで、ＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂの透過帯域について、図４を参照して具体的に説明する。上述したように、ＢＰＦ１０５ａは、ＤＱＰＳＫ変調信号の中心周波数よりも高い周波数帯域を透過帯域としているため、例えば図４において、中心周波数ｆ３よりも高い周波数ｆ４を含む帯域を透過帯域としている。したがって、図４においては、周波数ｆ４の成分が上側周波数成分となる。一方、ＢＰＦ１０５ｂは、ＤＱＰＳＫ変調信号の中心周波数よりも低い周波数帯域を透過帯域としているため、例えば図４において、中心周波数ｆ３よりも低い周波数ｆ２を含む帯域を透過帯域としている。したがって、図４においては、周波数ｆ２の成分が下側周波数成分となる。なお、交番信号の周波数を適宜変更することにより、ＤＱＰＳＫ変調信号の上側周波数成分及び下側周波数成分をそれぞれＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂの透過帯域に合わせることが可能である。
【００３６】
図４に示すように、ＤＱＰＳＫ変調部１０３に入力される交番信号の遅延差が例えば−８ｐｓである場合には、周波数ｆ４の上側周波数成分よりも周波数ｆ２の下側周波数成分のパワーが大きくなる。これにより、ＢＰＦ１０５ａよりもＢＰＦ１０５ｂの出力パワーが大きくなる。また、交番信号の遅延差が例えば＋８ｐｓである場合には、周波数ｆ２の下側周波数成分よりも周波数ｆ４の上側周波数成分のパワーが大きくなる。これにより、ＢＰＦ１０５ｂよりもＢＰＦ１０５ａの出力パワーが大きくなる。
【００３７】
図２に戻って、ＰＤ１０６ａは、ＢＰＦ１０５ａから出力される上側周波数成分を電気信号に変換する。ＰＤ１０６ｂは、ＢＰＦ１０５ｂから出力される下側周波数成分を電気信号に変換する。パワー差算出部１０７は、それぞれ電気信号に変換された上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差を算出する。
【００３８】
シフト量決定部１０８は、パワー差算出部１０７によって算出されたパワー差に基づいて、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂにおいてクロック信号の位相に与えるシフト量を決定する。すなわち、シフト量決定部１０８は、クロック信号の位相に与えるシフト量を変更することにより、ＤＱＰＳＫ変調部１０３に入力される交番信号の遅延量を変化させる。このとき、シフト量決定部１０８は、パワー差算出部１０７によって算出されるパワー差が０に近付くようにシフト量を変更し、変更後のシフト量をそれぞれ位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに通知する。
【００３９】
ここで、図５に示すように、上側周波数成分のパワー２１１と下側周波数成分のパワー２１２は遅延差によってそれぞれ変動するが、遅延差が０になると上側周波数成分のパワー２１１と下側周波数成分のパワー２１２が一致し、パワー差が０になる。そこで、シフト量決定部１０８は、上側周波数成分のパワー２１１と下側周波数成分のパワー２１２とのパワー差から遅延差の有無を判断し、クロック信号の位相に与えるシフト量を変更することにより遅延差を０に近付ける。
【００４０】
具体的には、シフト量決定部１０８は、シフト量を所定幅ずつ変更し、パワー差算出部１０７によって算出されるパワー差が減少しているか否かを判断する。そして、シフト量決定部１０８は、パワー差が減少していれば、引き続きシフト量を所定幅ずつ変更する。一方、シフト量決定部１０８は、パワー差が増大すると、遅延差の制御方向が逆方向であると判断し、シフト量の変更を反転させる。すなわち、シフト量決定部１０８は、例えば位相シフト部１０９ａにおけるシフト量を位相シフト部１０９ｂにおけるシフト量に対して所定幅だけ大きくした結果、パワー差が増大した場合には、位相シフト部１０９ａにおけるシフト量を位相シフト部１０９ｂにおけるシフト量に対して所定幅だけ小さくする。このようにして、シフト量決定部１０８は、パワー差が０に近い所定の閾値未満になるまでクロック信号のシフト量を変更し、ＤＱＰＳＫ変調部１０３へ入力される交番信号の遅延量を変化させる。
【００４１】
なお、シフト量決定部１０８は、パワー差算出部１０７によって算出されるパワー差が最小になった際のシフト量を記憶し、光変調装置の通常運用時には、このシフト量を位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定する。これにより、交番信号の代わりにデータ信号がＤＱＰＳＫ変調部１０３に入力される通常運用時にも、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける信号の遅延差を最小にすることが可能となる。
【００４２】
位相シフト部１０９ａ、１０９ｂは、それぞれクロック信号の位相をシフト量決定部１０８によって決定されたシフト量だけシフトする。すなわち、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂには、位相が一致した同一のクロック信号が供給されるが、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂは、シフト量決定部１０８の決定に従って個別にクロック信号の位相をシフトする。
【００４３】
遅延付与部１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ位相シフト部１０９ａ、１０９ｂによって位相がシフトされたクロック信号に従って交番信号に遅延を付与する。すなわち、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂには、位相が一致した同一の交番信号が供給されるが、それぞれ異なる位相のクロック信号が供給されるため、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂは、異なったタイミングで交番信号を出力する。また、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂは、光変調装置の通常運用時には、それぞれ位相シフト部１０９ａ、１０９ｂによって位相がシフトされたクロック信号に従ってデータ信号に遅延を付与する。このとき、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂには、交番信号を用いたシフト量決定部１０８による遅延差の制御によって、各アームの信号の遅延差を最小にするシフト量が設定されている。このため、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂは、ドライバ１１１ａ、１１１ｂやＤＱＰＳＫ変調部１０３内の導波路において生じる遅延を相殺する最適な遅延をあらかじめデータ信号に付与して出力する。
【００４４】
ドライバ１１１ａ、１１１ｂは、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによってそれぞれ遅延が付与された交番信号又はデータ信号をＤＱＰＳＫ変調部１０３のＩアーム変調部１０３ａ及びＱアーム変調部１０３ｂへ出力する。このとき、ドライバ１１１ａ、１１１ｂは、例えば製造時の誤差などによって、それぞれ異なる遅延を交番信号又はデータ信号に与えることになる。ただし、本実施の形態においては、ドライバ１１１ａ、１１１ｂにおける遅延によって生じる遅延差を考慮した上で最適な遅延が遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによって交番信号又はデータ信号にあらかじめ付与されている。
【００４５】
次いで、上記のように構成された光変調装置における遅延差制御方法について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。図６においては、ＤＱＰＳＫ変調信号の上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差がパワー差算出部１０７によって算出された結果、パワー差が所定の閾値以上であった場合の動作について説明する。なお、パワー差が所定の閾値未満である場合は、シフト量決定部１０８によって決定されたシフト量が既に最適となっており、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける２信号の遅延差は０に近いため、遅延差制御の必要はない。
【００４６】
パワー差算出部１０７によって算出されたパワー差が所定の閾値以上である場合、シフト量決定部１０８によって、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されるシフト量が変更されることにより、交番信号に与えられる遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。すなわち、シフト量決定部１０８によって、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されたシフト量の差が変更されることにより、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂにおいて交番信号に付与される遅延の差が所定幅だけ変更される。このとき、シフト量決定部１０８は、パワー差算出部１０７によって算出されたパワー差を記憶しておく。
【００４７】
そして、交番信号発生部１０１において発生した交番信号がそれぞれ遅延付与部１１０ａ、１１０ｂに入力されると、所定幅だけ変更された後の遅延が付与されてドライバ１１１ａ、１１１ｂへ出力される。そして、交番信号は、ドライバ１１１ａ、１１１ｂによって、ＤＱＰＳＫ変調部１０３のＩアーム変調部１０３ａ及びＱアーム変調部１０３ｂへ出力され、ＤＱＰＳＫ変調が実行される（ステップＳ１０２）。具体的には、ＬＤ１０２から発せられた光にそれぞれ交番信号が重畳された後、Ｑアーム変調部１０３ｂにおいて交番信号が重畳された光は、移相部１０３ｃによってπ／２移相される。これにより、Ｉアーム変調部１０３ａでは光のＩ成分が生成され、Ｑアーム変調部１０３ｂ及び移相部１０３ｃでは光のＱ成分が生成されたことになる。これらのＩ成分及びＱ成分は、ＤＱＰＳＫ変調部１０３内で合波され、ＤＱＰＳＫ変調信号が得られる。
【００４８】
ＤＱＰＳＫ変調信号は、光カプラ１０４によって分岐され、一方の信号が光信号として出力される。また、他方の信号は、ＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂへ出力され、ＢＰＦ１０５ａによって、上側周波数成分が取得されるとともに（ステップＳ１０３）、ＢＰＦ１０５ｂによって、下側周波数成分が取得される（ステップＳ１０４）。そして、上側周波数成分及び下側周波数成分は、それぞれＰＤ１０６ａ、１０６ｂによって電気信号に変換され、パワー差算出部１０７によって、上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差が算出される。算出されたパワー差は、シフト量決定部１０８へ通知される。
【００４９】
そして、シフト量決定部１０８によって、パワー差算出部１０７から通知されたパワー差が所定の閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。この結果、パワー差が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、遅延差が十分に小さくなり、０に近くなったと判断され、遅延差の制御が終了する。遅延差の制御が終了すると、現在位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されているシフト量が最適なシフト量として引き続き設定されることになる。これにより、光変調装置の通常運用時にデータ信号がＤＱＰＳＫ変調部１０３へ入力されることになっても、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂではデータ信号に最適な遅延量が付与され、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。
【００５０】
一方、パワー差が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ１０５Ｎｏ）、シフト量決定部１０８によって、記憶されている前回のパワー差と今回のパワー差が比較される（ステップＳ１０６）。この結果、パワー差が前回よりも減少していれば（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、遅延差の制御方向が適切であると考えられるため、シフト量決定部１０８によって、前回と同様に交番信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。すなわち、例えば前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合には、シフト量決定部１０８によって、今回も位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみがさらに大きい値に設定される。なお、シフト量の変更の方法は、必ずしも前回と完全に同一でなくても良く、交番信号の遅延差が前回と同じ方向に所定幅ずつ変更されれば良い。例えば上述した例のように前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合、今回は位相シフト部１０９ｂに設定されるシフト量のみを小さくしても良い。
【００５１】
これに対して、パワー差が前回よりも増大していれば（ステップＳ１０６Ｎｏ）、遅延差の制御方向が適切でないと考えられるため、シフト量決定部１０８によって、遅延差の制御方向が反転される（ステップＳ１０７）。そして、制御方向が反転された後に、シフト量決定部１０８によって、交番信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。すなわち、例えば前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合には、今回は位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみが小さい値に設定される。なお、この場合のシフト量の変更方法も、交番信号に付けられる遅延差が前回と反対の方向に所定幅ずつ変更されれば良い。例えば上述した例のように前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合、今回は位相シフト部１０９ｂに設定されるシフト量のみを大きくしても良い。
【００５２】
以上のような遅延差の制御が繰り返され、上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差が所定の閾値未満になると、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。そして、２信号の遅延差が十分に小さくなった場合のシフト量が位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されれば、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂへ入力される信号が交番信号ではなくても各アームの２信号の遅延差が十分に小さくなる。すなわち、光変調装置の通常運用時に、データ信号が遅延付与部１１０ａ、１１０ｂへ入力されることにより、データ信号にそれぞれ適切な遅延が付与され、ＤＱＰＳＫ変調部１０３においては２信号の遅延差が十分に小さくなる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調信号の劣化が抑制され、光信号を送信する光送信装置の伝送性能の劣化が抑制される。
【００５３】
具体的には、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける２信号の遅延差と光送信装置の伝送性能との間には、例えば図７に示すような関係がある。すなわち、遅延差が０ｐｓである場合には、伝送性能の劣化を示すＱ値ペナルティも０ｄＢであるが、例えば遅延差が８ｐｓ又は−８ｐｓ程度あると、Ｑ値ペナルティが１ｄＢ程度となる。したがって、８ｐｓ程度の遅延差を０ｐｓにすることで、１ｄＢ程度の伝送性能の改善を図ることができる。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によれば、交番信号をＤＱＰＳＫ変調して得られるＤＱＰＳＫ変調信号の上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差を算出し、パワー差が０に近づくようにＤＱＰＳＫ変調部へ入力される交番信号の遅延量を調整する。このため、装置の製造時の誤差などを考慮した適切な遅延量を装置の初期起動時などに求めておくことができる。結果として、装置の通常運用時には、ＤＱＰＳＫ変調部の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなるように、あらかじめ求められた適切な遅延をＤＱＰＳＫ変調部へ入力される２信号に付与しておくことができ、光信号の劣化を抑制することができる。換言すれば、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。
【００５５】
（実施の形態３）
実施の形態３では、バンドパスフィルタの代わりに周期的な透過帯域を有するエタロンフィルタを用いて上側周波数成分及び下側周波数成分を取得する。
【００５６】
図８は、実施の形態３に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図８において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図８に示す光変調装置は、図２に示す光変調装置のＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂに代えて、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂを有している。
【００５７】
エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂは、ＦＳＲ（Free Spectral Range）と呼ばれる周期が等しい透過帯域を有している。また、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂは、ＦＳＲは同一であるが、透過帯域のピークの周波数は互いに異なっており、相補的な周波数帯域を透過帯域としている。すなわち、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂは、例えば図９に示すように、一方の透過帯域の周波数については他方が透過しないようになっている。具体的には、エタロンフィルタ３０１ａの透過特性３１１及びエタロンフィルタ３０１ｂの透過特性３１２を示す図９において、エタロンフィルタ３０１ａの透過率が高い周波数帯域では、エタロンフィルタ３０１ｂの透過率が低くなっている。反対に、エタロンフィルタ３０１ｂの透過率が高い周波数帯域では、エタロンフィルタ３０１ａの透過率が低くなっている。このように、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂは、周期的かつ相補的な透過特性を有している。
【００５８】
そして、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂは、光信号の中心周波数からＦＳＲの１／４倍だけずれた周波数帯域を透過帯域としている。すなわち、図１０に示すように、エタロンフィルタ３０１ａは、中心周波数よりもＦＳＲの１／４倍だけ高い周波数帯域を透過帯域としており、上側周波数成分を透過させる。また、エタロンフィルタ３０１ｂは、中心周波数よりもＦＳＲの１／４倍だけ低い周波数帯域を透過帯域としており、下側周波数成分を透過させる。これにより、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂは、実施の形態２におけるＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂと同様に、それぞれ上側周波数成分及び下方周波数成分を出力する。
【００５９】
本実施の形態においては、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂが周期的な透過帯域を有するため、光信号の中心周波数が変化する場合でも１組のエタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂによって上側周波数成分及び下側周波数成分を取得することができる。すなわち、一般に、バンドパスフィルタの透過帯域は特定の帯域のみであるため、例えばＬＤ１０２が発する光の波長が変更され、光信号の中心周波数が変化する場合には、それぞれの中心周波数に適したバンドパスフィルタを用意しておくことになる。このため、複数の波長の光信号を用いる通信システムにおいては、それぞれの波長ごとに異なる透過特性を持つ上側周波数成分及び下側周波数成分を取得するバンドパスフィルタが設けられ、コストの増大が発生する。
【００６０】
この点、本実施の形態においては、光信号の中心周波数が等間隔で変更される通信システムであれば、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂのＦＳＲを調整することにより、光信号の波長が変化しても１組のエタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂで対応可能である。すなわち、光信号の中心周波数の変化に応じたＦＳＲのエタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂを用いることで、中心周波数が変化しても上側周波数成分及び下側周波数成分を１組のエタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂによって取得することができ、部品の共通化が可能となる。
【００６１】
このように、エタロンフィルタ３０１ａ、３０１ｂによって上側周波数成分及び下側周波数成分を取得する点を除けば、本実施の形態に係る光変調装置の遅延差制御方法は、実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。
【００６２】
以上のように、本実施の形態によれば、ＤＱＰＳＫ変調信号の上側周波数成分と下側周波数成分をエタロンフィルタによって取得し、これらの周波数成分のパワー差を算出し、パワー差が０に近づくようにＤＱＰＳＫ変調部へ入力される交番信号の遅延差を制御する。このため、装置の製造時の誤差などを考慮した適切な遅延差を装置の初期起動時などに求めておくことができる。結果として、装置の通常運用時には、ＤＱＰＳＫ変調部の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなるように、あらかじめ求められた適切な遅延をＤＱＰＳＫ変調部へ入力される２信号に付与しておくことができ、光信号の劣化を抑制することができる。換言すれば、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。
【００６３】
また、光源が発する光の波長が変更されても、１組のエタロンフィルタで上側周波数成分及び下側周波数成分を取得することができる。結果として、光変調装置の部品の共通化が可能となり、コストの削減を図ることができる。
【００６４】
（実施の形態４）
実施の形態４では、バンドパスフィルタの代わりに光の波長に応じた透過特性を有する光フィルタを用いて上側周波数成分及び下側周波数成分を取得する。
【００６５】
図１１は、実施の形態４に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図１１において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１１に示す光変調装置は、図２に示す光変調装置のＢＰＦ１０５ａ、１０５ｂ及びパワー差算出部１０７に代えて、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂ及びパワー差算出部４０２を有している。
【００６６】
光フィルタ４０１ａ、４０１ｂは、光の波長に応じた透過特性を有している。具体的には、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂは、それぞれ例えば図１２に示すような透過特性を有している。すなわち、光フィルタ４０１ａは、光の波長が短く周波数が高いほど透過率が高く、波長が長くなって周波数が低くなるほど透過率が低下する透過特性を有している。また、光フィルタ４０１ｂは、光の波長が長く周波数が低いほど透過率が高く、波長が短くなって周波数が高くなるほど透過率が低下する透過特性を有している。
【００６７】
したがって、光フィルタ４０１ａは、信号の周波数が比較的高い成分を多く出力する一方、光フィルタ４０１ｂは、信号の周波数が比較的低い成分を多く出力する。換言すれば、光フィルタ４０１ａは、上側周波数成分をより多く含む周波数成分を出力し、光フィルタ４０１ｂは、下側周波数成分をより多く含む周波数成分を出力する。ただし、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂが出力する周波数成分は、上側周波数成分及び下側周波数成分そのものではないとともに、光信号の波長によっても光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力が変化する。そこで、本実施の形態においては、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力を補正して、上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差を求めることとなる。
【００６８】
具体的に、例えば光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの透過特性がそれぞれ図１３に示す透過特性４１１、４１２であるものとする。このとき、図１３に示す信号波長では、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの光の波長に応じた透過特性の違いに起因して、パワー差４１３が生じることになる。そこで、本実施の形態においては、波長に応じた透過特性の違いを相殺するために、パワー差４１３を補正量として一方の光フィルタ出力を補正し、補正後の光フィルタ出力からＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける２信号の遅延差に起因するパワー差を算出する。
【００６９】
すなわち、パワー差算出部４０２は、ＬＤ１０２が発する光の波長情報と光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの透過特性とから、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力の補正量を求め、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力を補正する。その上で、パワー差算出部４０２は、補正後の光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力の差分を算出する。具体的には、パワー差算出部４０２は、例えば図１４に示すように、光フィルタ４０１ａの実際の出力４２１に波長情報及び透過特性から求めた補正量を加算し、補正出力４２１ａを求める。そして、パワー差算出部４０２は、光フィルタ４０１ａの補正出力４２１ａと光フィルタ４０１ｂの出力４２２との差分を求める。
【００７０】
ここで、図１４に示すように、光フィルタ４０１ａの実際の出力４２１は、光フィルタ４０１ｂの実際の出力４２２よりも大幅に小さい。しかし、これらの実際の出力の差には、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける遅延差に起因するパワー差のみではなく、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの波長による透過特性の違いに起因するパワー差が含まれている。そこで、本実施の形態においては、図１３に示した透過特性の違いに起因するパワー差４１３を補正量として用いることにより、遅延差に起因するパワー差を算出している。このように、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力を波長情報に基づいた補正量で補正するため、本実施の形態においては、ＬＤ１０２が発する光の波長が変化しても、遅延差に起因するパワー差を正確に算出することができる。
【００７１】
次いで、上記のように構成された光変調装置における遅延差制御方法について、図１５に示すフロー図を参照しながら説明する。図１５において、図６と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。図１５においては、遅延差に起因するパワー差がパワー差算出部４０２によって算出された結果、パワー差が所定の閾値以上であった場合の動作について説明する。なお、パワー差が所定の閾値未満である場合は、シフト量決定部１０８によって決定されたシフト量が既に最適となっており、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける２信号の遅延差は０に近いため、遅延差制御の必要はない。
【００７２】
パワー差算出部４０２によって算出されたパワー差が所定の閾値以上である場合、シフト量決定部１０８によって、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されるシフト量が変更されることにより、交番信号に与えられる遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。そして、交番信号発生部１０１において発生した交番信号がそれぞれ遅延付与部１１０ａ、１１０ｂに入力されると、遅延量が所定幅だけ変更された後の遅延差が付けられてドライバ１１１ａ、１１１ｂへ出力される。そして、交番信号は、ドライバ１１１ａ、１１１ｂによって、ＤＱＰＳＫ変調部１０３のＩアーム変調部１０３ａ及びＱアーム変調部１０３ｂへ出力され、ＤＱＰＳＫ変調が実行される（ステップＳ１０２）。
【００７３】
ＤＱＰＳＫ変調信号は、光カプラ１０４によって分岐され、一方の信号が光信号として出力される。また、他方の信号は、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂへ出力され、光フィルタ４０１ａによって、上側周波数成分に重みが付けられた周波数成分が出力されるとともに（ステップＳ２０１）、光フィルタ４０１ｂによって、下側周波数成分に重みが付けられた周波数成分が出力される（ステップＳ２０２）。そして、それぞれの周波数成分は、ＰＤ１０６ａ、１０６ｂによって電気信号に変換され、パワー差算出部４０２によって、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力が補正される（ステップＳ２０３）。具体的には、光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの光の波長に応じた透過特性の違いに起因するパワー差が相殺される。その上で、パワー差算出部４０２によって、補正後の光フィルタ４０１ａ、４０１ｂの出力のパワー差が算出され、算出されたパワー差は、シフト量決定部１０８へ通知される。
【００７４】
そして、シフト量決定部１０８によって、パワー差算出部４０２から通知されたパワー差が所定の閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。この結果、パワー差が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、遅延差が十分に小さくなり、０に近くなったと判断され、現在位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されているシフト量が最適なシフト量として引き続き設定される。
【００７５】
一方、パワー差が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ１０５Ｎｏ）、シフト量決定部１０８によって、記憶されている前回のパワー差と今回のパワー差が比較される（ステップＳ１０６）。この結果、パワー差が前回よりも減少していれば（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、遅延差の制御方向が適切であると考えられるため、シフト量決定部１０８によって、前回と同様に交番信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。
【００７６】
これに対して、パワー差が前回よりも増大していれば（ステップＳ１０６Ｎｏ）、遅延差の制御方向が適切でないと考えられるため、シフト量決定部１０８によって、遅延差の制御方向が反転される（ステップＳ１０７）。そして、制御方向が反転された後に、シフト量決定部１０８によって、交番信号の遅延差が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。
【００７７】
以上のような遅延差の制御が繰り返され、補正されたパワー差が所定の閾値未満になると、ＤＱＰＳＫ変調部１０３の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調信号の劣化が抑制され、光信号を送信する光送信装置の伝送性能の劣化が抑制される。
【００７８】
以上のように、本実施の形態によれば、透過特性が異なる２つの光フィルタへＤＱＰＳＫ変調信号を入力し、光フィルタの出力から透過特性の違いによるパワー差を相殺して補正し、補正後のパワー差が０に近づくように交番信号の遅延量を調整する。このため、装置の製造時の誤差などを考慮した適切な遅延量を装置の初期起動時などに求めておくことができる。結果として、装置の通常運用時には、ＤＱＰＳＫ変調部の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなるように、あらかじめ求められた適切な遅延をＤＱＰＳＫ変調部へ入力される２信号に付与しておくことができ、光信号の劣化を抑制することができる。換言すれば、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。
【００７９】
また、光源が発する光の波長が変更されても、波長に応じた補正量を求めて光フィルタの出力を補正することにより、ＤＱＰＳＫ変調部の各アームにおける２信号の遅延差を適切に制御することができる。
【００８０】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態１〜４においては、多値位相変調された信号を光カプラによって分岐し、分岐された信号から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得するものとしたが、位相共役光を用いることもできる。すなわち、信号の多値位相変調にマッハツェンダ型の干渉計が用いられる場合には、変調信号とともに位相共役光が出力される。そこで、変調信号の変わりに位相共役光から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得し、遅延差を制御することも可能である。
【００８１】
図１６は、位相共役光を用いる光変調装置の構成を示すブロック図である。この光変調装置には、ＰＤ５０１が備えられており、ＰＤ５０１によってＤＱＰＳＫ変調部１０３から出力される位相共役光が検出される。位相共役光は、ＤＱＰＳＫ変調部１０３から出力されるＤＱＰＳＫ変調信号と位相共役であるため、位相共役光から取得されるパワー差は、ＤＱＰＳＫ変調信号から得られるパワー差と同等である。このため、図１６に示す光変調装置は、位相共役光の上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差を算出し、算出されたパワー差に応じてＤＱＰＳＫ変調部１０３へ入力される信号の遅延量を調整する。
【００８２】
このように、位相共役光を用いることにより、ＤＱＰＳＫ変調信号が光カプラを経由することによって生じる劣化を防止することが可能である。したがって、ＤＱＰＳＫ変調によって得られる光信号を送信する場合に、伝送性能の劣化を抑制することができる。
【００８３】
また、上記各実施の形態１〜４においては、多値位相変調後にＲＺ変調を行わない光変調装置について説明したが、多値位相変調後にＲＺ変調を行うことも可能である。すなわち、変調信号が光カプラによって分岐された後、分岐された一方の信号から上側周波数成分及び下側周波数成分が取得されるのに対し、他方の信号がＲＺ変調されるようにしても良い。
【００８４】
図１７は、ＲＺ変調部を備えた光変調装置の構成をブロック図である。この光変調装置には、ＲＺ変調部５０２が備えられており、ＲＺ変調部５０２によってＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調される。そして、ＲＺ変調して得られた光信号がＲＺ変調部５０２から出力される。また、ＤＱＰＳＫ変調部１０３とＲＺ変調部５０２の間には、光カプラ１０４が設けられており、分岐された信号の上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差からＤＱＰＳＫ変調部１０３へ入力される２信号の遅延量が調整される。
【００８５】
さらに、上記各実施の形態１〜４においては、遅延量を所定幅だけ変更した場合に、パワー差が減少したか否かで遅延差の制御方向の適否を判断するものした。しかし、多値位相変調によって生じる２つの信号成分の位相差が把握可能であれば、パワー差から適切な遅延差の制御方向及び遅延量を直接算出することも可能である。すなわち、例えば実施の形態２において、移相部１０３ｃが位相をπ／２だけ進めるのか又は遅らせるのかを把握可能であれば、上側周波数成分と下側周波数成分のどちらが大きいかによって遅延差の適切な制御方向を判断することが可能である。さらに、上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差から、パワー差に対応する適切な遅延量を算出することも可能である。
【００８６】
また、上記各実施の形態２〜４においては、クロック信号の位相をシフトすることにより、交番信号に所望の遅延を付与することとしたが、遅延量の調整方法は、これに限定されない。すなわち、算出されたパワー差に基づいて、直接的に交番信号の位相をシフトして所望の遅延を付与しても良い。さらに、上記各実施の形態２〜４においては、多値位相変調の例としてＤＱＰＳＫ変調を行うものとしたが、他の多値位相変調が行われる場合にも、多値位相変調信号の上側周波数成分と下側周波数成分のパワー差に基づいて遅延差を制御することは可能である。
【００８７】
以上の各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００８８】
（付記１）既知パターンを有する入力信号を用いて光源が発する光源光を変調する第１変調部と、
前記第１変調部によって変調される入力信号と同一の既知パターンを有する入力信号を用いて前記光源光を変調する第２変調部と、
前記第１変調部及び前記第２変調部によって前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成部と、
前記合成部によって合成されて得られた合成信号の中心周波数よりも高い周波数を有する上側周波数成分と中心周波数よりも低い周波数を有する下側周波数成分とのパワー差を算出する算出部と、
前記算出部によって算出されたパワー差に基づいて前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整部と、
を有することを特徴とする光変調装置。
【００８９】
（付記２）前記算出部は、
上側周波数成分に対応する帯域を透過帯域とする第１のバンドパスフィルタと、
下側周波数成分に対応する帯域を透過帯域とする第２のバンドパスフィルタと、を含み、
前記第１のバンドパスフィルタの出力と前記第２のバンドパスフィルタの出力との差分を算出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。
【００９０】
（付記３）前記算出部は、
合成信号の中心周波数とは異なる周波数を透過させる周期的な透過帯域を有する第１のエタロンフィルタと、
合成信号の中心周波数とは異なる周波数を透過させ、かつ前記第１のエタロンフィルタと相補的な透過帯域を有する第２のエタロンフィルタと、を含み、
前記第１のエタロンフィルタの出力と前記第２のエタロンフィルタの出力との差分を算出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。
【００９１】
（付記４）前記算出部は、
光の波長が長くなるほど透過率が減少する透過特性を有する第１の光フィルタと、
光の波長が長くなるほど透過率が増大する透過特性を有する第２の光フィルタと、を含み、
前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタのいずれか一方の出力を透過特性の相違に基づいて補正し、得られた補正出力と前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタのいずれか他方の出力との差分を算出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。
【００９２】
（付記５）前記算出部は、
前記合成部によって変調信号が合成される際に出力される位相共役光であって合成信号と位相共役の位相共役光から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得し、取得された上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差を算出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。
【００９３】
（付記６）前記合成部によって合成されて得られた合成信号をＲＺ（Return to Zero）変調するＲＺ変調部をさらに備え、
前記算出部は、
前記ＲＺ変調部によってＲＺ変調される前の合成信号から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得し、取得された上側周波数成分及び下側周波数成分のパワー差を算出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。
【００９４】
（付記７）前記調整部は、
前記第１変調部及び前記第２変調部それぞれへ入力される入力信号の遅延差を所定幅ずつ変更する制御を行うことを特徴とする付記１記載の光変調装置。
【００９５】
（付記８）前記調整部は、
前記算出部によって算出されたパワー差が所定の閾値未満である場合は、前記遅延差の制御を終了することを特徴とする付記７記載の光変調装置。
【００９６】
（付記９）前記調整部は、
前記遅延差を所定幅変更した結果、前記算出部によって算出されるパワー差が増大した場合に、前記遅延差の制御方向を反転することを特徴とする付記７記載の光変調装置。
【００９７】
（付記１０）前記調整部は、
前記算出部によって算出されたパワー差に基づいて、クロック信号に対する２つの異なるシフト量を決定する決定部と、
前記決定部によって決定されたそれぞれのシフト量だけクロック信号の位相をシフトするシフト部と、
前記シフト部によって位相がシフトされたクロック信号をそれぞれ基準として、前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号に遅延を付与する付与部と、
を含むことを特徴とする付記１記載の光変調装置。
【００９８】
（付記１１）第１変調部及び第２変調部を備える多値変調部へ入力される入力信号であって既知パターンを有する入力信号を用いて光源が発する光源光を前記第１変調部において変調する第１変調ステップと、
前記第１変調ステップにて変調される入力信号と同一の既知パターンを有する入力信号を用いて前記光源光を前記第２変調部において変調する第２変調ステップと、
前記第１変調ステップ及び前記第２変調ステップにて前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成ステップと、
前記合成ステップにて合成されて得られた合成信号の中心周波数よりも高い周波数を有する上側周波数成分と中心周波数よりも低い周波数を有する下側周波数成分とのパワー差を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにて算出されたパワー差に基づいて前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整ステップと、
を有することを特徴とする光変調方法。
【符号の説明】
【００９９】
１００ａ、１０２  ＬＤ
１００ｂ  第１変調部
１００ｃ  第２変調部
１００ｄ、１０４  光カプラ
１００ｅ、１００ｆ  フィルタ
１００ｇ、１０７、４０２  パワー差算出部
１００ｈ  遅延量調整部
１０１  交番信号発生部
１０３  ＤＱＰＳＫ変調部
１０３ａ  Ｉアーム変調部
１０３ｂ  Ｑアーム変調部
１０３ｃ  移相部
１０５ａ、１０５ｂ  ＢＰＦ
１０６ａ、１０６ｂ、５０１  ＰＤ
１０８  シフト量決定部
１０９ａ、１０９ｂ  位相シフト部
１１０ａ、１１０ｂ  遅延付与部
１１１ａ、１１１ｂ  ドライバ
３０１ａ、３０１ｂ  エタロンフィルタ
４０１ａ、４０１ｂ  光フィルタ
５０２  ＲＺ変調部
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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