(57)【要約】より高精度に複数の駆動電気信号間のタイミングを制御することができないため、本発明に係るマッハツェンダ型光変調器は、入力光を分波する分波手段と、分波された各入力光を導波する第１および第２の導波路と、第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力する合波手段と、送信する信号を生成する信号生成回路と、信号に応じて入力光を変調するために第１および第２の導波路の一方または双方に沿って配置された複数の電極と、信号生成回路で生成された信号に応じて複数の電極それぞれに信号を印加する駆動手段と、合波手段が出力する出力光の強度を検出する検出手段と、検出手段が検出した出力光の強度に基づいて複数の電極それぞれに信号を印加するタイミングを制御する制御手段と、を有する。
2014103231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を分波する分波手段と、
分波された各入力光を導波する第１および第２の導波路と、
前記第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力する合波手段と、
信号を生成する信号生成回路と、
前記信号に応じて前記入力光を変調するために前記第１および第２の導波路の一方または双方に沿って配置された複数の電極と、
前記信号生成回路で生成された信号に応じて前記複数の電極それぞれに信号を印加する駆動手段と、
前記合波手段が出力する出力光の強度を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した出力光の強度に基づいて前記複数の電極それぞれに前記信号を印加するタイミングを制御する制御手段と、
を有するマッハツェンダ型光変調器。
【請求項２】
前記制御手段は前記出力光の強度の時間平均が最大となるように前記タイミングを制御する
請求項１に記載のマッハツェンダ型光変調器。
【請求項３】
前記信号生成回路は１０１０を含むビット列に対応する信号を生成する請求項１または２に記載のマッハツェンダ型光変調器。
【請求項４】
前記信号は少なくとも第１の信号と第１の信号に比べて高い周波数成分を多く含む第２の信号とからなり、
前記複数の電極に入力される信号を前記第１の信号または前記第２の信号のいずれか一方への切替を行う切替手段を有する、
請求項１から３の何れか１項に記載のマッハツェンダ型光変調器。
【請求項５】
前記切替手段は前記出力光の強度の時間平均に基づいて前記切替を行う
請求項４に記載のマッハツェンダ型光変調器。
【請求項６】
入力光を分波し、
第１および第２の導波路により分波された各入力光を導波し、
前記第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力光として出力し、
前記第１および第２の導波路の一方または双方に沿って複数備えられた電極により、前記第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加し、
前記出力光の強度に応じて前記複数の電極それぞれに信号を印加するタイミングを制御する
マッハツェンダ型光変調器の制御方法。
【請求項７】
前記出力光の強度の時間平均が最大となるように前記タイミングを制御する
請求項６に記載のマッハツェンダ型光変調器の制御方法。
【請求項８】
前記複数の電極それぞれに印加される信号を所定の振幅の信号と前記所定の振幅よりも高い振幅の信号とを交互に繰り返す信号とする
請求項６または７に記載のマッハツェンダ型光変調器の制御方法。
【請求項９】
前記信号により前記タイミングを制御した後、前記信号に含まれる周波数成分よりも高い周波数成分をより多く含む信号を用いて前記タイミングを制御する
請求項６に記載のマッハツェンダ型変調器の制御方法。
【請求項１０】
マッハツェンダ型光変調器で変調された光信号を出力する光送信器と、
前記光信号が伝搬する伝送路と、前記伝送路を介して前記光信号を受信する光受信器と、を備え、
前記マッハツェンダ型光変調器は、
入力光を分波する分波手段と、
分波された各入力光を導波する第１および第２の導波路と、
前記第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力する合波手段と、
信号を生成する信号生成回路と、
前記信号に応じて前記入力光を変調するために前記第１および第２の導波路の一方または双方に沿って配置された複数の電極と、
前記信号生成回路で生成された信号に応じて前記複数の電極それぞれに信号を印加する駆動手段と、
前記合波手段が出力する出力光の強度を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した出力光の強度に基づいて前記複数の電極それぞれに前記信号を印加するタイミングを制御する制御手段と、
を有する光通信システム。
【請求項１１】
入力光を２つに分波する分波手段と、
分波された各入力光を導波する第１および第２の導波路と、
前記第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力する合波手段と、
前記第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加するための電極と、
前記合波手段が出力する出力光を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された一方の出力光の強度を検出する検出手段と、
電気信号を複数生成する信号生成回路と、
前記電極に接続され、前記複数の電気信号に応じて接続された前記電極に所定の電圧を印加する駆動手段と、
前記検出手段が検出した出力光の強度に基づいて前記駆動手段に前記複数の信号を入力するタイミングを制御する制御手段と、
を有するマッハツェンダ型光変調器。
【請求項１２】
入力光を２つに分波し、
第１および第２の導波路により分波された各入力光を導波し、
前記第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力光として出力し、
前記第１および第２の導波路の一方または双方に沿って備えられた電極により、前記第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加し、
前記出力光の強度に応じて前記電極に印加する複数の信号のうち少なくとも１つを前記電極に印加するタイミングを制御する
マッハツェンダ型光変調器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマッハツェンダ型光変調器、光通信システム及びマッハツェンダ型光変調器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットや映像配信等の広帯域マルチメディア通信サービスの需要が爆発的に増加している。これに伴い、幹線系やメトロ系では、より長距離伝送が可能で、より大容量かつ高信頼な高密度波長多重光ファイバ通信システムの導入が進んでいる。こうした光ファイバを使用した通信システムでは、光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めることが求められる。光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めるためには、データのシンボル周波数を大きくするか、多値数を大きくする必要がある。【０００３】
データのシンボル周波数を大きくして動作させるためには、素子の帯域が重要な要素となる。光ファイバ通信システムで一般的に用いられる光素子（例えば、光変調器）を例とすると、主に抵抗成分Ｒと素子の容量Ｃの影響によるＣＲ時定数制限のために、帯域が制限される。これらの光素子は光と電気の相互作用を利用しているため、電界強度と相互作用長によって必要な電圧と素子の容量が決まる。一般に相互作用長が長ければ、単位長さ当りの電界強度は少なくて済むが、逆に素子の容量は増加する。そのため例えば光変調器では、消費電力及び消光特性と帯域とがトレ−ドオフの関係となる。よってこのような光素子では上述のトレードオフの関係を考慮した折衷的な設計を行わざるを得なかった。【０００４】
これに対し上記トレードオフの関係を解決する手法が提案されている。例えば特許文献１では導波路を導波する入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加するための電極を、導波路に沿って複数備える構造が提案されている。これにより長い電極を電気的に分離して独立に駆動し、素子の容量を減らすことができる。【０００５】
このような電極分割構造では駆動部が備えられ、駆動部が入力される電気信号に応じて複数の電極それぞれに電圧を印加する。ここで複数の電極それぞれに電圧が印加されるタイミングを適切に合わせるために、複数の電気信号それぞれが駆動部に入力されるタイミングを高精度に制御する必要がある。以下簡便のために、駆動部に入力される電気信号を駆動電気信号と呼ぶ。【０００６】
例えば数１００μｍ程度の間隔の電極分割構造により１０Ｇｂ／ｓ程度の変調信号を出力する場合、数１００μｍ程度の導波路を伝搬する際の伝搬時間である数ｐｓから、１０Ｇｂ／ｓの１ＵＩ（Ｕｎｉｔ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）である１００ｐｓ以下の範囲で、複数の電気信号それぞれが駆動部に入力されるタイミングを制御する必要がある。このようなｐｓオーダーでのタイミングの制御は、例えば位相インターポレータ回路とＤ−フリップフロップ回路とを組み合わせた一般的な回路により実現されている。【０００７】
特許文献２では、ニオブ酸リチウム（以下、ＬＮと表記）変調器において、複数のマッハツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型変調器それぞれに入力される駆動電気信号間の位相差を検出する一般的な方法が開示されている。この方法は、所定の位相の低周波信号（数ｋＨｚ〜ＭＨｚ）を重畳した信号で電極又は素子を駆動し、光出力のその低周波信号に応答する成分をモニターする方法である。モニターした結果により、複数のマッハツェンダ型変調器それぞれに入力される駆動電気信号間の位相差を制御している。【０００８】
また特許文献３ではマッハツェンダ型変調器を備え、ＣＳ−ＲＺ（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ  Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）信号光のスペクトル中心波長から所定の周波数離れた位置でのモニター光が最小となるように、マッハツェンダ型変調器それぞれに入力される駆動系の信号間の位相ずれを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４３０７９号
【特許文献２】特開２０１０−２０４６８９号公報
【特許文献３】特開２００３−２７９９１２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、関連する技術では高精度に複数の駆動電気信号間のタイミングを制御することができないという問題があった。特許文献２に記載の方法では構成要素の温度変化や経時変化に起因した遅い変化しか検出ができない。このため数ｐｓ〜１００ｐｓ以下の範囲での精度で複数の駆動電気信号間のタイミングを制御することができない。また特許文献３に記載の方法は、ＣＳ−ＲＺ変調方式に特有の現象を用いており、電極分割構造における複数の駆動電気信号間のタイミングの制御には適用できない。【００１１】
本発明の目的は、より高精度に複数の駆動電気信号間のタイミングを制御するマッハツェンダ型光変調器、光通信システム、及びマッハツェンダ型光変調器の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るマッハツェンダ型光変調器は、入力光を分波する分波手段と、分波された各入力光を導波する第１および第２の導波路と、第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力する合波手段と、信号を生成する信号生成回路と、信号に応じて入力光を変調するために第１および第２の導波路の一方または双方に沿って配置された複数の電極と、信号生成回路で生成された信号に応じて複数の電極それぞれに信号を印加する駆動手段と、合波手段が出力する出力光の強度を検出する検出手段と、検出手段が検出した出力光の強度に基づいて複数の電極それぞれに前記信号を印加するタイミングを制御する制御手段と、を有する。【００１３】
本発明に係るマッハツェンダ型光変調器の制御方法は、入力光を分波し、第１および第２の導波路により分波された各入力光を導波し、第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力光として出力し、第１および第２の導波路の一方または双方に沿って複数備えられた電極により、第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加し、出力光の強度に応じて複数の電極それぞれに信号を印加するタイミングを制御する。【００１４】
本発明に係る光通信システムは、マッハツェンダ型光変調器で変調された光信号を出力する光送信器と、光信号が伝搬する伝送路と、伝送路を介して前信号を受信する光受信器と、を備え、マッハツェンダ型光変調器は、入力光を分波する分波手段と、分波された各入力光を導波する第１および第２の導波路と、第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力する合波手段と、信号を生成する信号生成回路と、信号に応じて入力光を変調するために第１および第２の導波路の一方または双方に沿って配置された複数の電極と、信号生成回路で生成された信号に応じて複数の電極それぞれに信号を印加する駆動手段と、合波手段が出力する出力光の強度を検出する検出手段と、検出手段が検出した出力光の強度に基づいて複数の電極それぞれに信号を印加するタイミングを制御する制御手段と、を有する。【００１５】
本発明に係るマッハツェンダ型光変調器は、入力光を２つに分波する分波手段と、分波された各入力光を導波する第１および第２の導波路と、第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力する合波手段と、第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加するための電極と、合波手段が出力する出力光を分岐する分岐手段と、分岐手段により分岐された一方の出力光の強度を検出する検出手段と、電気信号を複数生成する信号生成回路と、電極に接続され、複数の電気信号に応じて接続された電極に所定の電圧を印加する駆動手段と、検出手段が検出した出力光の強度に基づいて駆動手段に複数の信号を入力するタイミングを制御する制御手段と、を有する。【００１６】
本発明に係るマッハツェンダ型光変調器の制御方法は、入力光を２つに分波し、第１および第２の導波路により分波された各入力光を導波し、第１および第２の導波路を導波した各入力光を合波して出力光として出力し、第１および第２の導波路の一方または双方に沿って備えられた電極により、第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加し、出力光の強度に応じて電極に印加する複数の信号のうち少なくとも１つを前記電極に印加するタイミングを制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より高精度に複数の駆動電気信号間のタイミングを制御するマッハツェンダ型光変調器、光通信システム、及びマッハツェンダ型光変調器の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器を示す機能ブロック図である。
【図２Ａ】複数の駆動電気信号間の位相が合っている状態の位相差と出力光振幅との関係を示すコンスタレーション図である。
【図２Ｂ】複数の駆動電気信号間の位相が合っていない状態の位相差と出力光振幅との関係を示すコンスタレーション図である。
【図３】駆動電気信号と出力光の強度との関係を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の動作を示すフローチャートである。
【図５】駆動電気信号のパターン例を示す図である。
【図６Ａ】遅延時間が０〜２Tｂａｕｄにおける、出力光強度の時間平均と駆動電気信号間の位相差との関係を、信号の種類ごとに示す図である。
【図６Ｂ】遅延時間が０±０．５Tｂａｕｄにおける、出力光強度の時間平均と駆動電気信号間の位相差との関係を、信号の種類ごとに示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の動作を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器を示す機能ブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第４の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器を示す機能ブロック図である。
【図１２】第４の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第５の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器を示す機能ブロック図である。
【図１４】マッハツェンダ型光変調器４０００の制御方法を説明する図である。
【図１５】マッハツェンダ型光変調器４０００の制御方法の一例を説明する図である。
【図１６】マッハツェンダ型光変調器４０００の制御方法の一例を説明する図である。
【図１７】第６の実施形態に係る光送信器を示す機能ブロック図である。
【図１８】第７の実施形態に係る光通信システムを示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２０】
まず第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００の構成について説明する。図１に示した第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００は、変調部１００と、分岐部２００と、検出部３００と、駆動部４０１および４０２と、制御部５００と、信号生成回路６００とを有する。変調部１００は、さらに、分波部１１０と、複数の電極１２１および１２２と、合波部１３０と、導波路１４１および１４２と、を有する。
【００２１】
分波部１１０は、入力光を分波する。例えば分波部１１０は、外部から導入された光を分岐し、分岐した一方の光に対して他方の光に所定の位相差を付与する。具体的には分波部１１０は、導波路１４１と１４２とに接続され、分波部１１０より出力された一方の光が導波路１４１に導入され、他方の光が導波路１４２に導入される。ここで所定の位相差を例えばπ／２とすることができる。分波部１１０は例えばＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）で実現することができる。またはＹ分岐でも実現できる。
【００２２】
導波路１４１および１４２は、分波部１１０より導入された光を合波部１３０まで導波する。
【００２３】
電極１２１および１２２は、信号生成回路６００が生成した信号に応じて入力光を変調するために第１および第２の導波路１４１、１４２の一方または双方に沿って配置される。そして、例えば電極１２１および１２２は、それぞれ対応する駆動部４０１および４０２に接続され、入力光が電極１２１、１２２それぞれの近傍を通過する際に入力される駆動電気信号に応じて導波路１４１および１４２に電圧を印加する。これにより、導波路１４１および１４２の屈折率が変化し、通過する入力光の位相が変調される。本実施形態では、電極を電極１２１および１２２の２つとして説明するが、電極は３つ以上であってもよい。
【００２４】
合波部１３０は、第１および第２の導波路１４１、１４２を導波した各入力光を合波して出力する。例えば合波部１３０は、２つの光が導入され、導入された光の一方に対して他方の光に所定の位相差を付与する。次いで、一方の光と他方の光を合波し、合波した光を外部へ出力する。合波部１３０はその入力が導波路１４１および１４２に接続され、出力が分岐部２００と接続される。そして、導波路１４１を導波する光が一方の光として合波部１３０に導入され、導波路１４２を導波する光が他方の光として合波部１３０に導入される。ここで、所定の位相差を例えばπ／２とすることができる。但し、分波部１１０および合波部１３０における所定の位相差はπ／２に限ったものではない。合波部１３０は、例えばＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）で実現することができる。
【００２５】
分岐部２００は、合波部１３０の出力に接続され、合波部１３０が出力する光を２つに分岐する。そして分岐部２００は分岐後の光の一方を検出部３００に、他方を外部に出力する。分岐部２００はＭＭＩやＹ分岐、方向性結合器等により実現することができる。但し、マッハツェンダ型光変調器１０００は、分岐部２００を必ずしも備える必要はない。
【００２６】
検出部３００は合波部１３０が出力する出力光の強度を検出する。検出部３００は入力が分岐部２００の出力に接続され、出力が制御部５００に接続される。そして検出部３００は、分岐部２００により分岐された光の一方の強度を検出する。次いで検出部３００は検出した光の強度を電気信号に変換し、変換した電気信号を制御部５００に出力する。検出部３００は例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）とＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）とで実現することができる。この場合、ＰＤが導入された光を電気信号に変換し、変換後の電気信号をＡＤＣに入力する。ＡＤＣは入力された電気信号の振幅を、デジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を制御部５００に出力する。
【００２７】
信号生成回路６００はその出力が駆動部４０１および制御部５００に接続される。そして信号生成回路６００は図示しない外部からの入力信号が入力され、入力信号に応じて駆動電気信号を生成する。次いで生成した駆動電気信号を駆動部４０１および制御部５００に出力する。
【００２８】
制御部５００の入力は検出部３００および信号生成回路６００に接続され、出力が駆動部４０２に接続される。そして制御部５００は、検出部３００が検出した信号光の強度に基づいて複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する。図１では、複数の駆動部４０１、４０２それぞれに複数の駆動電気信号を入力するタイミングを制御することにより、複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する例を示している。タイミングを制御する例として、信号生成回路６００より出力される複数の駆動電気信号の少なくとも一つが制御部５００に入力され、制御部５００は入力された駆動電気信号の位相を検出部３００が検出した光の強度に応じてシフトするようにしてもよい。この場合制御部５００は位相をシフトした駆動電気信号を駆動部４０２に出力する。
【００２９】
駆動部４０１、４０２は、複数の電極１２１、１２２それぞれに対応して設けられ、その出力が複数の電極１２１、１２２それぞれと接続される。また駆動部４０１の入力は信号生成部６００の出力に接続され、駆動部４０２の入力は制御部５００の出力に接続される。そして駆動部４０１、４０２それぞれは、信号生成回路６００で生成された信号に応じて複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加する。図１では一例として駆動部４０１、４０２それぞれは、接続される電極１２１、１２２に信号生成回路６００および制御部５００より入力される駆動電気信号に応じて所定の電圧を印加する。ここで、駆動部４０１に１つの駆動電気信号が入力されているが、２つ以上の駆動電気信号が１つの駆動部に入力されてもよい。
【００３０】
例えば駆動電気信号を差動出力とすることで、電極１２１および１２２は駆動電気信号によりプッシュプル駆動することができる。このようにして電極１２１および１２２は、導波路１４１および１４２の一部の電界強度を変化させる。以上、マッハツェンダ型光変調器１０００の構成について説明した。
【００３１】
第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００の動作を図４を用いて説明する。まず分波部１１０に光が入力される。分波部１１０は入力光を分波する（Ｓ１）。導波路１４１および１４２は分波された各入力光を導波する（Ｓ２）。合波部１３０は導波路１４１および１４２を導波した入力光を合波し、合波した光を出力光として出力する（Ｓ３）。そして、第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加する（Ｓ４）。次いで、制御部５００は、出力光の強度に応じて複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する（Ｓ５）。例えば、制御部５００は、出力光の強度に応じて入力される駆動電気信号の位相をシフトし、シフト後の駆動電気信号を駆動部４０２に出力する。
【００３２】
次に駆動部４０１および４０２が電極１２１および１２２をプッシュプル駆動した場合を例として用いて、信号生成回路６００が出力する駆動電気信号の位相と、合波部１３０が出力する光の強度と、の関係を説明する。ここでｍ個（ｍは１以上の任意の整数）の電極のうちの、光の進行方向に沿って第ｋ番目の電極と第（ｋ＋１）番目の電極との間を光が伝播する伝搬時間をΔｔｋとする。また電極１２１と電極１２２との間を光が伝搬する時間の合計をΔｔ１とし、駆動部４０１が出力する駆動電気信号を駆動電気信号ＳＧ１、駆動部４０２が出力する駆動電気信号を駆動電気信号ＳＧ２とする。この場合、駆動電気信号ＳＧ１と駆動電気信号ＳＧ２との位相が合っている場合、駆動電気信号ＳＧ２波形は、駆動電気信号ＳＧ１と同一の位相パターンで、かつ位相が遅延時間Δｔ１だけ遅れることを意味する。以下、それぞれの電極へ入力される駆動電気信号（ｋ）と駆動電気信号（ｋ＋１）との間の位相差Δｔが伝播時間Δｔｋに等しい状態を、「位相が合っている状態」と称する。
【００３３】
図２Aを用いて、位相が合っている状態（Δｔ１−Δｔ＝０）でマッハツェンダ型光変調器１０００を動作させた際の、合波部１３０からの出力光について説明する。ここでは例として、２つの電極１２１と電極１２２の長さが等しく、駆動電気信号ＳＧ１とＳＧ２が同一の波形パターンで、かつその振幅及びオフセットが等しいとする。そして、電極１２１および１２２それぞれでの位相変化量が０〜π／２となるように、電極の長さ、及び駆動電気信号の振幅とオフセットが調整されているとする。この場合、電極１２１および１２２、すなわちマッハツェンダ型光変調器１０００全体が付与する位相変化量は、０〜πとなる。これは、駆動電気信号ＳＧ１と駆動電気信号ＳＧ２とで位相が合っている状態では、電極１２１および電極１２２それぞれにより変化した光の位相が加算されるという原理に基づいている。
【００３４】
駆動部４０１および４０２をプッシュプル駆動することにより導波路１４１および１４２を通過する光の位相が変化する。すなわち、導波路１４１を通過する光のシンボルは、図２Aの第１象限から第２象限へ移動する。一方、導波路１４２を通過する光のシンボルは、図２Aの第４象限から第３象限へ移動する。このような位相の変化により、合波部１３０により合波された光の強度及び位相が変調される。このため合波部１３０により合波された光のシンボルは図２A中Ｉ軸上の変化として現れる。すなわち、変調器は、その出力光のシンボルが駆動電気信号のパターンに応じて＋１（０）と−１（π）の間をＩ軸上で行き来するよう動作する。
【００３５】
次に図２Bを用いての位相が合っていない際の、合波部１３０からの出力光について説明する。ここでは一例として、駆動電気信号ＳＧ１と駆動電気信号ＳＧ２とが１／２ビットずれた場合を用いて説明する。すなわち、１ＵＩを１ビット分の位相として、Δｔ１−Δｔ＝０．５ＵＩの場合を用いて説明する。
【００３６】
図２Bは、０．５ＵＩ、すなわち１／２ビットずれている場合であるので、１ビットの半分の間、駆動電気信号ＳＧ１およびＳＧ２とでタイミングが合っている。従って、合波部１３０の出力光のシンボルは＋１（０）と−１（π）の間をＩ軸上で行き来するような動作をする。しかし残りの半分の時間は、電極１２２を光が通過するタイミングと電極１２２に電圧が印加されるタイミングとが一致していないため、電極１２１によって付与された位相に対して電極１２２によって付与される位相が足し算されない。本例では駆動電気信号ＳＧ１に対して駆動電気信号ＳＧ２が１／２ビット遅れているため、電極１２２で位相が付与されるタイミングは、電極１２１でπ／２位相が回った瞬間ではなく、π／４戻った時になる。結果として、導波路１４１を通過する光に対して電極１２１および１２２が付与する位相は、合計で３π／４となる。
【００３７】
さらに、電極１２２による位相の変化が０に戻ったときは、電極１２１による位相の付与は０には戻らない。すなわち、駆動電気信号ＳＧ１の位相が駆動電気信号ＳＧ２の位相に対して１／２ビット分早いため、電極１２１によって付与される位相はπ／４となる。結果として、導波路１４１を通過する光に対して電極１２１および１２２が付与する位相は、合計でπ／４となる。このようにして、出力光の振幅が＋１／√２と−１／√２となるのシンボルがエラーとして生成されてしまう。
【００３８】
次に図３を用いて駆動電気信号（電圧（V））と合波部１３０からの出力光強度（任意単位、ａ．ｕ．：ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔ）との関係について説明する。条件として、駆動電気信号ＳＧ１及びＳＧ２の振幅およびオフセットを等しくし、且つＰＲＢＳ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｂｉｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：擬似乱数バイナリビットシーケンス)パターンを入力した。ボーレートは１０Ｇとし、駆動電気信号ＳＧ１と駆動電気信号ＳＧ２との位相ずれが０と０．５ＵＩの場合を示している。ここで図３では、駆動電気信号ＳＧ１と駆動電気信号ＳＧ２との間で波形の対応が明確になるように、伝搬時間Δｔ１を０として駆動電気信号ＳＧ２を駆動電気信号ＳＧ１に対する相対時間（ｎｓ（ナノ秒））で表している。すなわち、駆動電気信号ＳＧ２の位相と駆動電気信号ＳＧ１の位相とが一致している状態を位相が合っている状態とし、位相が合っていない状態は望ましい状態からの位相のずれだけを表示している。実際には駆動電気信号ＳＧ２は、図３で示したタイミングよりもΔｔ１だけ遅らせて電極１２２に入力される。すなわち、駆動電気信号ＳＧ２は駆動電気信号ＳＧ１よりもΔｔ１だけ位相が遅延する。
【００３９】
この結果から、駆動電気信号ＳＧ１の位相と駆動電気信号ＳＧ２の位相との差が光の伝搬時間と異なる場合（位相が合っていない状態）は、合波部１３０の出力光に本来は生成されないはずの中間の値が生じることがわかる。
【００４０】
以上のようにマッハツェンダ型光変調器１０００は合波部１３０が出力する出力光の強度を検出する検出部３００と、検出部３００が検出した出力光の強度に基づいて複数の電極１４１、１４２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する制御部５００とを備える。これにより、図３に示したように駆動電気信号間の位相が１００ｐｓ以下の精度で合っていない場合であっても合波部１３０が出力する出力光の強度が変化するため、１００ｐｓ以下の精度で駆動電気信号間のタイミングずれを検出し、従来に比してより高精度に複数の駆動電気信号間のタイミングを制御することが可能となる。
【００４１】
また駆動部に駆動電気信号が入力される箇所から電極までの時間差が出力光の強度に影響を与える。合波部１３０が出力する出力光の強度に基づいて、制御部５００が複数の駆動部４０１、４０２それぞれに複数の駆動電気信号を入力するタイミングを制御することにより、信号生成回路６００の出力時において駆動電気信号間のタイミングが合っていると仮定すれば、駆動部に駆動電気信号が入力される箇所から電極までに発生する信号間のタイミングずれを検出することができる。すなわち、検出部３００が検出した光の強度に基づいて複数の駆動部それぞれに複数の駆動電気信号を入力するタイミングを制御することにより、駆動部から電極までの経路に応じた電気伝搬遅延まで含めて、複数の電極それぞれに対応する複数の駆動電気信号間のタイミングを制御することができる。
【００４２】
なお制御部５００に複数の駆動電気信号のうち一つが入力されているが、これにかぎるものではない。２つ以上の駆動電気信号が制御部５００に入力されてもよい。この場合制御部５００は入力される２つ以上の駆動電気信号が駆動部４０２に入力されるタイミングを検出した光の強度に基づいて制御する。例えば、制御部５００に入力される２つ以上の駆動電気信号それぞれの位相を、出力光強度に基づいてシフトし、次いでシフトした後の駆動電気信号を駆動部４０２に出力する。
【００４３】
また、第１の実施形態では電極が２つの場合について説明したが、電極は３つ以上備えられていてもよい。その場合、複数の電極それぞれに接続される駆動部も複数備えられることになる。
【００４４】
次に第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器の構成は図１に示す第１の実施形態に記載の構成であり、第１の実施形態とは信号生成回路および制御部の動作が異なる。そこで、図１を用いて第２の実施形態を説明する。
【００４５】
第２の実施形態に係る信号生成回路６００は、図示しない所定のビット列が入力され、入力された所定のビット列に対応する駆動電気信号を複数生成する。
【００４６】
また、制御部５００は検出部３００が検出した光の強度の時間平均が最大となるように、駆動電気信号が駆動部４０２に入力されるタイミングを制御する。
【００４７】
以下、制御部５００の制御について詳細に説明する。
【００４８】
まず図５に駆動電気信号の振幅の時間変化の例を示す。ここでは一例として、４ビットの駆動電気信号で説明する。すなわちボーレートの１パルス幅をＴｂａｕｄとしたとき、Ｔｐａｔｔ＝４Ｔｂａｕｄの周期で繰り返される。図５のデータパターンは１０００であるが、１１００、１０１０、１１１０等のパターンが表現できる。
【００４９】
次に検出部３００が検出する合波部１３０からの出力光強度の時間平均と、駆動電気信号ＳＧ１の位相と駆動電気信号ＳＧ２の位相との位相差と、の関係について図６Ａ、図６Ｂを用いて説明する。ここでは、信号の種類として、出力光の強度の変化に特徴があった１０００、１０１０およびＰＲＢＳそれぞれを所定のビット列として例示している。また一例としてデータのボーレート：１０ＧＨｚに対して１／１０以下の５３３ＭＨｚ程度でサンプリングし、平均化、規格化した出力光強度（ａ．ｕ．）を縦軸にとっている。このため本実施形態では、検出部３００が検出する出力光強度が時間平均となっている。図６Ａ、図６Ｂの横軸は駆動電気信号ＳＧ１に対する、駆動電気信号ＳＧ２の理想的な位相差からの差（以下、遅延時間と表記）を示している。例えば差が０であることは、駆動電気信号ＳＧ１の位相と駆動電気信号ＳＧ２の位相との差、すなわち、駆動電気信号ＳＧ１に対する駆動電気信号ＳＧ２の遅延時間が光の伝搬時間と同じであることを示す。
【００５０】
図６ＡによるとＳＧ２の遅延時間が１Ｔｂａｕｄまでは、各信号パターンともに、遅延時間が大きくなるにつれて、検出部３００が検出する合波部１３０からの出力光強度の時間平均も単調に減少していることがわかる。しかし遅延時間が１Ｔｂａｕｄを超えると、まず１０００のパターンにおいて、検出部３００が検出する出力光強度の時間平均は、位相が合っているときの約１／２に収束していく。
【００５１】
この理由は以下である。すなわち、１０００パターンにおいて駆動部に入力される駆動電気信号は、駆動電気信号ＳＧ１と駆動電気信号ＳＧ２のタイミングが１Ｔｂａｕｄずれた場合、１１００となる。また２Ｔｂａｕｄずれた場合、駆動部に入力される駆動電気信号は１０１０となる。このように駆動電気信号中の１と０の出現確立が１／２となる。このため出力光強度の時間平均は位相が合っているときの約１／２の強度になる。
【００５２】
ＰＲＢＳは様々な長さのパターンが存在しているため、１と０の出現確率は１／２近傍でばらつく。一方、１０１０のパターンは１Ｔｂａｕｄずれると駆動電気信号ＳＧ１とＳＧ２の関係が完全に逆位相のタイミングとなる。このため合波部１３０からの出力光の強度は０になり、１Ｔｂａｕｄずれると元の強度に戻る。
【００５３】
以上のように図６Ａに示すように検出部３００が検出する出力光強度の時間平均が、遅延時間の変化に対して単一の極大値を持つことが分かる。したがって、ＰＲＢＳまたは１０００といったパターンを用い、制御部５００が検出部３００により検出される光強度の時間平均が最大となるよう複数の駆動電気信号が駆動部４０２に入力されるタイミングを制御することで、駆動電気信号ＳＧ１、ＳＧ２間のタイミングを理想の位相差とすることができる。駆動電気信号のタイミングを制御する一例として、制御部５００が入力される駆動電気信号の位相をシフトし、位相をシフトした駆動電気信号を駆動部４０２に出力することもできる。
【００５４】
一方図６Ｂも検出部３００が検出する合波部１３０からの出力光強度の時間平均と、駆動電気信号ＳＧ１の位相と駆動電気信号ＳＧ２の位相との位相差と、の関係を示す。一例として駆動電気信号ＳＧ１に対して、ＳＧ２の理想的な位相差からの差（遅延時間）を０近傍で±０．５Ｔｂａｕｄずらしている。
【００５５】
図６Ｂから分かるように、１０１０パターンは、１０００パターンやＰＲＢＳパターンと比べて、遅延時間に対する光強度の減衰が大きい。これは矩形パルスをフーリエ級数展開した際、１０１０パターンは最も速度の早い周波数成分が多く含まれ、理想的な位相差との差に対する感度が高いからである。このため出力光強度の微小な変化に対応する遅延時間は１０１０パターンが最も小さい。つまり、所定のビット列として１０１０における遅延時間の変化に対する出力光強度の変化が大きいことになる。これを利用して、制御部５００は、駆動電気信号ＳＧ１に対する駆動電気信号ＳＧ２に関する理想的な位相差と現在の位相差との差を高精度に制御することができる。
【００５６】
また、ビット列として１０１０と比較して低い周波数成分を含むビット列を用いることもできる。図６Ｂに示すように、このようなビット列において出力光強度の変化に対応する、遅延時間の変化が比較的大きい。このため低い周波数成分を含むビット列を用いることにより制御部５００が制御しうる、駆動電気信号ＳＧ１、ＳＧ２間の位相差のダイナミックレンジが大きくなる。低い周波数成分を含むビット列としてはマーク率１／２程度のＰＲＢＳや１０００パターン等がある。
【００５７】
ここでは駆動電気信号ＳＧ１及びＳＧ２が４ビットのパルス信号である場合を説明したが、あくまで波形の一例であって、本実施形態に適用可能な駆動電気信号波形はこれに限定されない。
【００５８】
第２の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００の動作について図７を用いて説明する。第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００と同じ動作については説明を省略する。第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加する（Ｓ４）までの動作は同じである。その後、出力光の強度の時間平均が最大となるように、複数の電極それぞれに信号を印加するタイミングを制御する（Ｓ６）。ここで、複数の電極それぞれに印加する信号を、所定の振幅の信号と前記所定の振幅よりも高い振幅の信号とを交互に繰り返す信号としてもよい。
【００５９】
図３に示したような位相ずれがある場合、駆動電気信号ＳＧ１（実線）と駆動電気信号ＳＧ２（破線）間の位相差を検出するためには、ボーレート相当以上の周波数の信号をモニターできる高速なオシロスコープが必要となる。しかし図６Ａ、図６Ｂに示したように合波部１３０の出力光の強度がボーレートより低い周波数でサンプリングされ且つ時間平均されても、駆動電気信号ＳＧ１とＳＧ２との間における現在の位相差と理想的な位相差との差が出力光の強度の変化として現れる。そこで、検出部３００により検出された合波部１３０からの出力光の強度の時間平均が最大となるように、制御部５００が複数の駆動部それぞれに複数の駆動電気信号を入力するタイミングを制御する。これにより、駆動電気信号ＳＧ１とＳＧ２との間のタイミングと光の伝搬時間とを等しくすることが可能となる。結果、高速なオシロスコープのような高速で大掛かりな検出装置が不要となる。
【００６０】
また、例えば１０１０パターンのように、駆動電気信号を所定の振幅の信号とその所定の振幅よりも高い振幅の信号とを交互に繰り返す信号とすることができる。これにより、そのような信号を用いない場合と比較して、駆動電気信号間における現在の位相差と理想的な位相差との差に対する出力光の強度の変化が大きいことを利用し、理想的な位相差と駆動電気信号間の位相差との差を高精度に制御することができる。
【００６１】
第３の実施形態について説明する。図８に示した第３の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器２０００は、切替部７００をさらに有する点で、第２の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００と異なる。
【００６２】
また、信号生成回路６００が出力する駆動電気信号には第１の駆動電気信号と、第１の駆動電気信号に比べて高い周波数成分を多く含む第２の駆動電気信号とが少なくとも設定される。第１の駆動電気信号としては所定のビット列が１０００またはマーク率１／２のＰＲＢＳに対応する駆動電気信号とし、第２の駆動電気信号としては所定のビット列が１０１０に対応する駆動電気信号とする。
【００６３】
切替部７００は、信号生成回路６００が出力する駆動電気信号を切替える。例えば、切替部７００は信号生成回路６００を制御することにより、信号生成回路６００が出力する駆動電気信号を第１の駆動電気信号または第２の駆動電気信号のいずれか一方へ切り替えるようにすることができる。これにより切替部７００は、複数の電極１２１、１２２に入力される信号を第１の駆動電気信号または第２の駆動電気信号のいずれか一方に対応する電圧に切替える。
【００６４】
次に第３の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器２０００の動作を、図９を用いて説明する。制御部５００が出力光の強度に応じて複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する（Ｓ５）までの動作は第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００と同じ動作である。その後制御部５００は信号に比べて高い周波数成分を多く含む信号を用いて複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する（Ｓ７）。
【００６５】
図９のＳ４、Ｓ５、Ｓ７の動作を、図１０を用いてさらに詳細に説明する。ここでは一例として、切替部７００が、検出部３００により検出された合波部１３０からの出力光の強度の時間平均に基づいて信号生成回路６００を制御する場合について説明する。Ｓ３の動作の後、信号生成回路６００は第１の駆動電気信号を出力する（Ｓ８）。そして制御部５００が出力光の強度に応じて複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する（Ｓ９）。
【００６６】
その後切替部７００は信号生成回路６００が出力する駆動電気信号を第２の駆動電気信号に切替える（Ｓ１０）。検出部３００が検出した合波部１３０からの出力光の強度の時間平均に応じて信号生成回路６００が出力する駆動電気信号を第２の駆動電気信号に切替えるようにすることが望ましい。ここで例えば出力光の強度の時間平均に予め閾値を定めておき、検出部３００が検出する出力光の強度の時間平均が閾値を超えた場合、切替部７００が駆動電気信号を切替えるようにすることができる。閾値は例えば最大強度の７５％といったように決めればよい。ついで制御部５００が出力光の強度に応じて複数の電極１２１、１２２それぞれに信号を印加するタイミングを制御する（Ｓ１１）。
【００６７】
第２の実施形態で説明したように、信号生成回路６００が第２の駆動電気信号を出力することにより高精度に駆動電気信号間のタイミングを制御することができる。また信号生成回路６００が第１の駆動電気信号を出力することにより、制御することが可能な駆動電気信号間の位相差のダイナミックレンジを大きくすることが可能となる。ここで第３の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器２０００は、検出部３００が検出した出力光の強度の時間平均に基づいて信号生成回路６００が出力する駆動電気信号を切替える切替部７００を有することにより、第１の駆動電気信号を用いた場合と第２の駆動電気信号を用いた場合の利点を考慮して駆動電気信号間の位相差に応じた制御が可能となる。例えば、出力光の強度の時間平均が駆動電気信号間の位相差を表すことから、第１の駆動電気信号を用いることでおおまかに駆動電気信号間の位相差を設定し、次いで設定した位相差の近傍で第２の駆動電気信号を用いて出力光の強度の最大値を見つけることで、駆動電気信号ＳＧ１、ＳＧ２間の位相差を迅速に設定することができる。
【００６８】
第４の実施形態について図１１を用いて説明する。
【００６９】
第４の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器３０００は、１組のマッハツェンダ型干渉計により構成され、電極１５０と、駆動部８００と、を有する点で第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１０００とは異なる。
【００７０】
本実施形態において信号生成回路６００は図示しない所定のビット列が入力され、所定のビット列に対応する複数の駆動電気信号を駆動部８００および制御部５００に出力する。
【００７１】
電極１５０は、導波路１４１および１４２を導波する入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加する。マッハツェンダ型光変調器１０００のように、電極１５０が導波路１４１および１４２に沿って複数備えられてもよいが、本実施形態では簡便のために１つとして説明する。
【００７２】
駆動部８００は、電極１５０と信号生成回路６００とに接続され、信号生成回路６００からの駆動電気信号が入力される。そして、信号生成回路６００が出力する駆動電気信号に応じて接続された電極１５０に所定の電圧を印加する。
【００７３】
マッハツェンダ型光変調器１０００では電極１２１および１２２で位相の変化が付与されていたのに対し、マッハツェンダ型光変調器３０００では複数の駆動電気信号が駆動部８００で加算される。次いで駆動部８００は加算した駆動電気信号に応じた電圧を電極１５０に印加する。
【００７４】
制御部５００の入力は検出部３００および信号生成回路６００に接続され、制御部５００の出力は駆動部８００に接続されている。そして制御部５００は、検出部３００が検出した信号光の強度に基づいて駆動部８００に複数の駆動電気信号を入力するタイミングを制御する。
【００７５】
マッハツェンダ型光変調器３０００の動作について図１２を用いて説明する。まず分波部１１０に光が入力される。分波部１１０は入力光を２つに分波する（Ｓ２１）。導波路１４１および１４２は分波された各入力光を導波する（Ｓ２２）。合波部１３０は導波路１４１および１４２を導波した入力光を合波し、合波した光を出力光として出力する（Ｓ２３）。そして、第１および第２の導波路を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加する（Ｓ２４）。次いで、制御部５００は、出力光の強度に応じて電極１５０に印加する複数の信号のうち、少なくとも１つの信号を電極１５０に印加するタイミングを制御する（Ｓ２５）。
【００７６】
ここで駆動部８００に入力される複数の駆動電気信号と合波部１３０より出力される光強度の関係は、マッハツェンダ型光変調器１０００の場合と同じである。したがってマッハツェンダ型光変調器３０００においても、制御部５００が検出部３００により検出された出力光の強度に基づいて、駆動部８００に入力される複数の駆動電気信号のうち、少なくとも１つの信号の駆動部８００に入力されるタイミングを制御することにより、一方の駆動電気信号に対する他方の駆動電気信号の理想的なタイミングからのずれを調整することが可能となる。マッハツェンダ型光変調器３０００では複数の駆動電気信号を駆動部８００で加算していることから、一方の駆動電気信号に対する他方の駆動電気信号の理想的なタイミングからのずれは、信号生成回路６００から駆動部８００までの電気配線や回路に起因した遅延により生ずる。そのため、制御部５００が検出部３００により検出された光の強度に基づいて複数の駆動電気信号のうち少なくとも一つが駆動部８００に入力されるタイミングを制御することで、信号生成回路６００から駆動部８００までの電気配線や回路に起因した遅延を補償するよう駆動電気信号間のタイミングを制御することが可能となる。
【００７７】
本実施の形態では、１つのマッハツェンダ干渉計内の１対の電極へ２つの駆動電気信号を多重して印加する例について説明したが、多重する駆動電気信号の数、配線等はこの例に限られない。３つ以上の駆動電気信号が多重される場合には、任意の２つの信号間で、上述した原理が同様に成立する。また制御部５００を１つとして説明したが、制御部５００は駆動電気信号の数に応じて複数備えられてもよい。
【００７８】
第５の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器４０００について図を用いて説明する。図１３は、第５の実施の形態にかかる光変調器４０００の構成を模式的に示すブロック図である。
【００７９】
本実施の形態に係るマッハツェンダ型光変調器４０００は、分波部１１０、導波路１４１および１４２、ｍ個（ｍは、２以上の整数）の電極１６１、電極１６２、・・・、１６ｍ、合波部１３０を有する。さらに、マッハツェンダ型光変調器４０００は、分岐部２００、検出部３００、ｍ×ｎ個（ｎは、２以上の整数）の制御部５０１１、５０１２、・・・５０１ｎ、５０２１、５０２２、・・・５０２ｎ、５０ｍ１、５０ｍ２、・・・、５０ｍｎ、信号生成回路６００、ｍ個の駆動部８０１、８０２、・・・８０ｍと、を有する。以下、マッハツェンダ型光変調器１０００と同じ構成については説明を省略する。
【００８０】
ｍ個（ｍは、２以上の整数）の電極１６１、電極１６２、・・・、１６ｍは、導波路１４１および１４２に沿って備えられる。これらの電極は、導波路１４１および１４２を導波する各入力光の一方または双方を変調するための電圧を印加する。
【００８１】
ｎ個の制御部５０１１、５０１２、・・・、５０１ｎは、それぞれの入力が信号生成回路６００と接続され、それぞれの出力が駆動部８０１と接続される。そして、制御部５０１１、５０１２、・・・、５０１ｎは、信号生成回路６００が出力する駆動電気信号がそれぞれ入力され、検出部３００が検出した光の強度に基づいて、複数の駆動電気信号が駆動部８０１に入力されるタイミングを制御する。次いで、タイミングを制御した駆動電気信号を、接続される駆動部８０１に出力する。（ｍ−１）×ｎ個の他の制御部も、制御部５０１１、５０１２、・・・と同様であるため説明を省略する。制御部５００は、タイミングを制御する一例として、駆動電気信号の位相をシフトし、位相をシフトした駆動電気信号を駆動部８０１に出力する。
【００８２】
なお、駆動部８０１、８０２、・・・、８０ｍそれぞれに入力される駆動電気信号の数は、駆動部毎に異なっていてもよい。この場合駆動電気信号の数に応じて制御部の数も変更されうる。
【００８３】
駆動部８０１は、信号生成回路６００および制御部５０１１、５０１２、・・・、５０１ｎと接続される。そして駆動部８０１は、信号生成回路６００および制御部５０１１、５０１２、・・・、５０１ｎより入力される複数の駆動電気信号を多重し、多重した後の駆動電気信号に応じた電圧を電極１６１に印加する。他のｍ−１個の駆動部８０２、・・・、８０ｍの動作も、駆動部８０１と同様である。
【００８４】
信号生成回路６００は、駆動部８０１、８０２、・・・、８０ｍおよびｍ×ｎ個の制御部５０１１、５０１２、・・・５０１ｎ、５０２１、５０２１、・・・５０２ｎ、・・・、５０ｍ１、・・・５０ｍｎに最大ｍ×ｎ個の駆動電気信号を供給する。
【００８５】
本実施形態は、電極の個数ｍが２以上の整数である第１〜３の実施形態と、１つの電極に対して多重化される駆動電気信号の数ｎが２以上の場合である第４の実施形態と、を含む。
【００８６】
本実施形態では、電極の個数や多重化される駆動電気信号の数を一般化して説明したが、マッハツェンダ型光変調器の個数に関しても同様である。特に一般的なＩＱ変調器構成として知られる２組のマッハツェンダ型光変調器を有する場合であっても、本発明を適用することができる。以上のように、変調器や電極、駆動電気信号の個数が複数となる場合には、任意の２つの信号間で第１〜４の実施形態で説明した原理が同様に成立し、任意の２つの信号間の位相調整が可能である。
【００８７】
図１４に、マッハツェンダ型光変調器４０００の制御方法を説明する。ここでは次の二つを例として説明する。
【００８８】
まず一つ目として図１４で示した、「Ａ．逐次検出」の方法について説明する。一例として、ｍ個の電極とｎ個の駆動電気信号で構成された、最大ｍ×ｎ通りの駆動電気信号のうち、駆動部８０１に入力される駆動電気信号の１つのタイミングを基準とする。ｍ×ｎ個の制御部５０１１、５０１２、・・・５０１ｎ、５０２１、５０２２、・・・５０２ｎ、・・・、５０ｍ１、・・・５０ｍｎは、駆動部８０１に入力される駆動電気信号の１つを基準として、この基準に対する理想的な位相差とのずれを逐次検出し、最適な遅延時間を設定していく。この遅延時間を設定する動作はマッハツェンダ型光変調器１０００の場合と同じである。
【００８９】
この様子を、図１５の横軸をマッハツェンダ型光変調器４０００の電極の番号とし、縦軸を上記基準となるタイミングからの伝搬遅延時間（ｐｓ（ピコ秒））としたグラフに示す。ここでは例としてｍ＝７としている。図１５に示すように、複数の電極１６１、電極１６２、・・・、１６７それぞれに駆動電気信号に対応する電圧が印加されるタイミングを順番に光の伝搬遅延時間に合わせることができる。
【００９０】
図１５において、電極の番号が若い電極から順に駆動電気信号が印加されるタイミングを光の伝搬遅延時間に合わせていく例を用いて説明したが、これに限られない。すなわち、基準となる駆動電気信号以外のいずれからであっても、駆動電気信号が駆動部に入力されるタイミングを光の伝搬遅延時間に合わせることができる。
【００９１】
次に２つ目として図１４で示した、「Ｂ．線形補間」の方法について説明する。一例として、ｍ個の電極とｎ個の駆動電気信号で構成された、最大ｍ×ｎ通りの駆動電気信号のうち、駆動部８０１に入力される駆動電気信号の１つのタイミングを基準とする。
【００９２】
例えば導波路１４１および１４２に沿って光の進行方向の最下流に備えられた電極に印加される駆動電気信号のうち１つを図１４中の駆動電気信号ＳＧとする。まず駆動電気信号ＳＧに対応する制御部５０ｍ１、５０ｍ２、・・・、５０ｍｎのいずれか１つは、駆動電気信号ＳＧの位相を制御する。次に、この２点間の遅延時間に基づいて線形に補間することによって、この２点に挟まれた複数の電極それぞれに対応する、基準に対する遅延時間を算出し、駆動電気信号それぞれが駆動部に入力されるタイミングを設定していく。この様子を、図１６の横軸をマッハツェンダ型光変調器４０００の電極の番号とし、縦軸を上記基準となるタイミングからの伝搬遅延時間（ｐｓ）としたグラフに示す。ここでは例としてｍ＝７としている。グラフ中では例として、駆動部８０１に入力される駆動電気信号のタイミングを基準とし、駆動部８０７に入力される駆動電気信号ＳＧのタイミングとの間を線形に補間する。この方法は、前述した「Ａ．逐次検出」の方法に比べて、位相ずれの検出が１回で済むという点と、毎回の検出で生じる誤差が２回しか含まれないという利点がある。
【００９３】
上記に、マッハツェンダ型光変調器４０００の制御方法に関して２種述べたが、あくまでも例であって、本発明を限定するものではない。
【００９４】
第６の実施形態に係る光送信器１００００について図１７を用いて説明する。光送信器１００００は、光源５０００と、マッハツェンダ型光変調器６０００を有する。
【００９５】
光源５０００は連続光を出力する。マッハツェンダ型光変調器６０００は、光源５０００と接続され、光源５０００からの連続光が導入される。マッハツェンダ型光変調器６０００は、マッハツェンダ型光変調器１０００、２０００、３０００、４０００のいずれか１つである。
【００９６】
次に光送信器１００００の動作について説明する。まず、光源５０００が連続光を出力する。マッハツェンダ型光変調器６０００は、光源５０００が出力した連続光が入力光として導入される。そしてマッハツェンダ型光変調器６０００は、入力光を強度または位相変調し、変調後の光を外部へ出力する。
【００９７】
本実施形態では、マッハツェンダ型光変調器６０００が一つの場合について説明したが、二つ以上のマッハツェンダ型光変調器６０００を有し、それらをネスト（入れ子）型に複数接続することもできる。
【００９８】
第７の実施形態に係る光通信システムについて図１８を用いて説明する。
光通信システムは、上述第６の実施形態で示した光送信器１００００を用いた光送受信システムである。図１８は、第７の実施形態に係る光通信システムの構成を示す。
【００９９】
光通信システムは、光送信器１００００、光受信器２００００、伝送路となる光ファイバ３００００、光増幅器４００００ａおよび光増幅器４００００ｂを有する。
【０１００】
光送信器１００００は、マッハツェンダ型光変調器１０００、２０００、３０００、４０００のいずれかを有し、光信号として、例えば四位相偏移変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：以下、ＱＰＳＫと表記）された、ＱＰＳＫ光信号を出力する。
【０１０１】
光送信器１００００と光受信器２００００との間は、光ファイバ３００００により光学的に接続される。光ファイバ３００００には、光増幅器４００００ａおよび光増幅器４００００ｂが挿入され、伝搬する光信号を増幅する。光受信器２００００は、光信号を電気信号に復調する。
【０１０２】
光送受信システムは、以上の構成により、光送信器１００００を用いた光信号の伝送が可能である。
【０１０３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、実施形態を組合せてもよい。また、請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【０１０４】
この出願は、２０１２年１２月２５日に出願された日本出願特願２０１２−２８１０６２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。
【符号の説明】
【０１０５】
１００    変調部
１１０    分波部
１２１、１２２、１５０、１６１、１６２    電極
１３０    合波部
１４１、１４２    導波路
２００    分岐部
３００    検出部
４０１、４０２、８００、８０１、８０２    駆動部
５００、５０１１、５０１２、５０２１、５０２２    制御部
６００    信号生成回路
７００    切替部
１０００、２０００、３０００、４０００、６０００    マッハツェンダ型光変調器
５０００    光源
１００００    光送信器
２００００    光受信器
３００００    ファイバ
４００００ａ、４００００ｂ    光増幅器
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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