(57)【要約】  運用中の光変調器の各位相変調領域での位相変調量を補正し、均一化する。光変調部（１１）は、４値変調した光信号を出力する。信号分配回路（１２）は、入力デジタル信号（ＤＩＮ）に基づいた信号（Ｄ０〜Ｄ２、Ｄｃａｌ）を出力する。駆動回路（１４）は、位相変調領域（ＰＭ１＿０〜ＰＭ１＿２、ＰＭ２＿０〜ＰＭ２＿２）、校正用位相変調領域（ＰＭ１０、ＰＭ２０）と接続されるドライバ（ＤＲ１０〜ＤＲ１２）、校正用ドライバ（ＤＲ１００）から駆動信号を出力する。制御回路（１３）は、光信号の光強度に応じて、校正用位相変調領域（ＰＭ１０、ＰＭ２０）による位相変調量に一致するように、ドライバ（ＤＲ１０〜ＤＲ１２）から出力される駆動信号の振幅を校正する。
2014141337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路の上に複数の位相変調領域が形成され、入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した光信号を出力する光変調部と、
入力デジタル信号に基づいた信号を出力する信号分配回路と、
前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバを有し、前記複数のドライバのそれぞれと接続される位相変調領域に、前記入力デジタル信号に基づいた前記信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、
前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正する制御回路と、を備える、
光変調器。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記複数の位相変調領域から前記校正の基準となる位相変調領域を１つ選択し、
前記校正の基準となる位相変調領域を用い、かつ、前記校正対象となる位相変調領域を用いないで光変調を行った場合の前記光信号の光強度を第１の光強度として取得し、
前記校正の基準となる位相変調領域を用いず、かつ、前記校正対象となる位相変調領域を用いて光変調を行った場合の前記光信号の光強度を第２の光強度として取得し、
前記第１の光強度と前記第２の光強度との間の差がなくなるように、前記校正対象となる位相変調領域に対応するドライバから出力される前記駆動信号の振幅を校正する、
請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記校正の基準となる位相変調領域を、前記複数の位相変調領域内で交替させる、
請求項２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記校正の基準となる位相変調領域と接続される前記ドライバが出力する前記駆動信号の振幅を調整可能であり、
前記校正対象となる位相変調領域と接続される前記ドライバ毎に、前記校正の基準となる位相変調領域と接続される前記ドライバが出力する前記駆動信号の振幅を調整する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記制御回路は、
前記校正対象となる位相変調領域と接続される前記ドライバ毎に、前記校正の基準となる位相変調領域と接続される前記ドライバが出力する前記駆動信号の振幅を示す情報が格納されたテーブルを備え、
前記制御回路は、前記テーブルを参照して、前記校正の基準となる位相変調領域と接続される前記ドライバが出力する前記駆動信号の振幅を調整する、
請求項４に記載の光変調器。
【請求項６】
前記光変調部は、２つに分波された前記入力光がそれぞれ２本の前記光導波路を伝搬し、前記２つに分波された前記入力光の両方又は一方を位相変調した後に合波して、前記光信号を生成する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項７】
前記光変調部は、
前記入力光を第１の入力光と第２の入力光に分波する第１の光合分波器と、
前記第１の入力光が伝搬する第１の光導波路と、
前記第２の入力光が伝搬する第２の光導波路と、
前記第１の光導波路から出力される光と前記第２の光導波路から出力される光とを合波して、前記光信号を出力する第２の光合分波器と、
前記第１の光導波路上に形成された複数の第１の位相変調領域と、
前記第２の光導波路上に形成された複数の第２の位相変調領域と、を備える、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項８】
前記光信号の強度をモニタし、モニタ結果を前記制御回路に出力するモニタ回路を更に備える、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項９】
前記光変調部は、
ｍ（ｍは、２ｎ以上の整数）個の前記第１の位相変調領域と、
ｍ個の前記第２の位相変調領域と、を備え、
前記駆動回路は、
ｍ個の前記ドライバを備え、
ｍ個の前記ドライバのそれぞれは、ｍ個の前記第１の位相変調領域のいずれか、及び、ｍ個の前記第２の位相変調領域のいずれかに、他のドライバと重複することなく接続され、
前記制御回路は、
前記ｍ個の第１の位相変調領域から１つの前記校正の基準となる位相変調領域を選択し、
前記ｍ個の第１の位相変調領域のうち、前記校正の基準となる位相変調領域以外のものを前記校正対象となる位相変調領域として校正し、
前記ｍ個の第２の位相変調領域から１つの前記校正の基準となる位相変調領域を選択し、
前記ｍ個の第２の位相変調領域のうち、前記校正の基準となる位相変調領域以外のものを前記校正対象となる位相変調領域として校正する、
請求項７に記載の光変調器。
【請求項１０】
光導波路の上に複数の位相変調領域が形成され、入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した光信号を出力する光変調部と、
前記入力光を出力する光源と、
前記光信号の光強度をモニタするモニタ部と、
入力デジタル信号に基づいた信号を出力する信号分配回路と、
前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバを有し、前記複数のドライバのそれぞれと接続される位相変調領域に、前記入力デジタル信号に基づいた前記信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、
前記モニタ部がモニタした前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正する制御回路と、を備える、
光送信器。
【請求項１１】
光信号を出力する光送信器と、
前記光信号を受信する光受信器と、を備え、
光導波路の上に複数の位相変調領域が形成され、入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した前記光信号を出力する光変調部と、
前記入力光を出力する光源と、
前記光信号の光強度をモニタするモニタ部と、
入力デジタル信号に基づいた信号を出力する信号分配回路と、
前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバを有し、前記複数のドライバのそれぞれと接続される位相変調領域に、前記入力デジタル信号に基づいた前記信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、
前記モニタ部がモニタした前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正する制御回路と、を備える、
光送受信システム。
【請求項１２】
光導波路上に形成された複数の位相変調領域により入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した光信号を出力する光変調部から出力された光信号の光強度をモニタし、
入力デジタル信号に基づいた信号を生成し、
前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバから、入力デジタル信号に基づいて生成された前記信号に基づいて、対応する位相変調領域に駆動信号を出力し、
前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正する、
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、光変調器、光送信器、光送受信システム及び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爆発的な需要増加に伴い、幹線系やメトロ系ではより長距離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。また、加入者系においても、光ファイバアクセスサービスの普及が急速に進んでいる。こうした光ファイバを使用した通信システムでは、光伝送路である光ファイバの敷設コスト低減や、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重要である。このため、複数の異なる波長の光信号を多重化して伝送する、波長多重技術が広く用いられている。【０００３】
波長多重光ファイバ通信システム向け光送信機には、高速光変調が可能で、その光信号波長依存性が小さく、さらに長距離信号伝送時の受信光波形劣化を招く不要な光位相変調成分（変調方式が光強度変調方式の場合）または光強度変調成分（変調方式が光位相変調方式の場合）が極力抑えられた光変調器が要求される。こうした用途には、光導波路型マッハツェンダ（以下ＭＺ：Mach-Zehnder）干渉計と同様の光導波路型の光位相変調器を組み込んだ、ＭＺ光強度変調器が実用的である。【０００４】
また、１波長チャンネル当りの伝送容量拡大にあたっては、課題となるスペクトル利用効率および光ファイバの波長分散や偏波モード分散に対する耐性の観点から、通常の２値光強度変調方式に比べて光変調スペクトル帯域幅がより狭い、多値光変調信号方式が有利である。この多値光変調信号方式は、特に今後の需要増加が見込まれる４０Ｇｂ／ｓを越える幹線系光ファイバ通信システムでは主流になると考えられる。現在、こうした用途向けに、上述のＭＺ光強度変調器２個と光合分波器を組み合わせたモノリシック集積多値光変調器が開発されている。【０００５】
こうした光変調器を用いて、特に変調電気信号の周波数が１ＧＨｚを超えるような高周波領域で高速光変調を行う場合には、光変調器の光位相変調領域に設けられた電極の長さに対して、変調電気信号の伝搬波長は無視できない程度にまで短くなる。このため、光位相変調器に電場を印加する手段である電極構造の電位分布は、光信号伝搬軸方向で均一と見なすことはできない。よって、光変調特性を正しく見積もるためには、この電極自体を分布定数線路として、かつ、光位相変調領域を伝搬する変調電気信号を進行波として取り扱う必要がある。この場合、被変調光信号と変調電気信号との実効的な相互作用長をできるだけ稼ぐために、被変調光信号の位相速度ｖｏと変調電気信号の位相速度ｖｍとを可能な限り近づける（位相速度整合させる）工夫を施した、いわゆる進行波型電極構造が必要となる。【０００６】
このような進行波型電極構造と多値光変調信号方式とを実現するための分割電極構造を有する光変調器モジュールがすでに提案されている（特許文献１〜３）。また、分割電極のそれぞれにおける被変調光信号の位相変化を多値制御することができる光変調器モジュールが提案されている（特許文献４）。この光変調器モジュールは、デジタル信号を入力することにより、進行波構造動作に要する位相速度整合及びインピーダンス整合を維持しつつ任意の多値光変調信号を発生させることが可能な、小型、広帯域及び低駆動電圧の光変調器モジュールである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１３１１２号公報
【特許文献２】特開平５−２８９０３３号公報
【特許文献３】特開平５−２５７１０２号公報
【特許文献４】国際公開第２０１１／０４３０７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、発明者は、上述の分割電極構造を有する光変調器モジュールは、以下のような問題点を有することを見出した。例えば、分割電極型のＭＺ光変調器を用いる場合、製造ばらつき、温度変動、経年劣化などにより、各分割電極における位相変調量にばらつきが生じてしまう。その結果、光変調器モジュールが出力する光信号の光強度にもばらつきが生じてしまう。このような特性のばらつきを補正するには、光変調器モジュールの出荷検査時又は光通信システムの起動時に、測定器で光信号の光強度をモニタしながら、分割電極に駆動信号を出力するドライバの出力振幅を個別に調整すればよい。【０００９】
上記のとおり、この方法は初期の製造ばらつきに対しては有効である。しかし、温度変動、電源変動、経年劣化などの光通信システムの運用中に生じた特性ばらつきを補正するためには、一旦、通信又はシステムを停止して、ばらつき補正を行う必要がある。だが、例えば基幹系の光通信システムは長期間の連続可動を想定しており、ばらつき補正のために通信又はシステムを停止することは許されない。【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、運用中の光変調器の各位相変調領域での位相変調量を補正し、均一化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様である光変調器は、光導波路の上に複数の位相変調領域が形成され、入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した光信号を出力する光変調部と、入力デジタル信号に基づいた信号を出力する信号分配回路と、前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバを有し、前記複数のドライバのそれぞれと接続される位相変調領域に、前記入力デジタル信号に基づいた前記信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正する制御回路と、を備えるものである。【００１２】
本発明の一態様である光送信器は、光導波路の上に複数の位相変調領域が形成され、入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した光信号を出力する光変調部と、前記入力光を出力する光源と、前記光信号の光強度をモニタするモニタ部と、入力デジタル信号に基づいた信号を出力する信号分配回路と、前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバを有し、前記複数のドライバのそれぞれと接続される位相変調領域に、前記入力デジタル信号に基づいた前記信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、前記モニタ部がモニタした前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正する制御回路と、を備えるものである。【００１３】
本発明の一態様である光送受信システムは、光信号を出力する光送信器と、前記光信号を受信する光受信器と、を備え、光導波路の上に複数の位相変調領域が形成され、入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した前記光信号を出力する光変調部と、前記入力光を出力する光源と、前記光信号の光強度をモニタするモニタ部と、入力デジタル信号に基づいた信号を出力する信号分配回路と、前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバを有し、前記複数のドライバのそれぞれと接続される位相変調領域に、前記入力デジタル信号に基づいた前記信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、前記モニタ部がモニタした前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正する制御回路と、を備えるものである。【００１４】
本発明の一態様である光変調器の制御方法は、光導波路上に形成された複数の位相変調領域により入力光をｎ（ｎは、２以上の整数）値変調した光信号を出力する光変調部から出力された光信号の光強度をモニタし、入力デジタル信号に基づいた信号を生成し、前記複数の位相変調領域のそれぞれと接続される複数のドライバから、入力デジタル信号に基づいて生成された前記信号に基づいて、対応する位相変調領域に駆動信号を出力し、前記光信号の光強度に応じて、前記複数の位相変調領域のうちで校正の基準となる位相変調領域による位相変調量に一致するように、前記校正の基準となる位相変調領域以外の他の校正対象となる位相変調領域と接続されるドライバのそれぞれから出力される駆動信号の振幅を校正するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、運用中の光変調器の各位相変調領域での位相変調量を補正し、均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一般的な分割電極構造の多値の光送信器６０００の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】光変調器６００の構成を模式的に示す平面図である。
【図３Ａ】光合分波器６１３の構成を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】光合分波器６１４の構成を模式的に示す図である。
【図４】光変調器６００の動作を示す動作表である。
【図５】光変調器６００での光の伝搬態様を模式的に示す図である。
【図６Ａ】位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２及び位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２により位相変調を受けなかった場合の光Ｌ１及びＬ２を示すコンスタレーション図である。
【図６Ｂ】光変調器６００において入力デジタル信号の２進コードが「００」である場合の光Ｌ１及びＬ２を示すコンスタレーション図である。
【図６Ｃ】光変調器６００における光変調を示すコンスタレーション図である。
【図７】実施の形態１にかかる光送信器１０００の構成を模式的に示すブロック図である。
【図８】実施の形態１にかかる光変調器１００の構成を模式的に示す平面図である。
【図９】信号分配回路１２の構成を模式的に示す図である。
【図１０】光変調器１００のドライバ校正動作の手順を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】光変調器１００のドライバ校正動作の様子を示すタイミングチャートである。
【図１１Ｂ】図１１Ａのタイミングｔ３とタイミングｔ４との間で光強度情報ＩＮＦを参照して得られる出力光信号の強度を示す拡大図である。
【図１２Ａ】φ０＋φ１＋φ２＝３Δθが概ねπ／２程度である場合の光変調器１００のコンスタレーション図である。
【図１２Ｂ】φ０＋φ１＋φ２=Δ３θが概ねπ程度である場合の光変調器１００のコンスタレーション図である。
【図１３】実施の形態２にかかる分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器である光変調器２００の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１４】光変調器２００のドライバ校正動作の手順を示すフローチャートである。
【図１５】φ０＋φ１＋φ２が概ねπ程度である場合の光変調器２００のコンスタレーション図である。
【図１６】実施の形態３にかかる光送受信システム３００の構成を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
以下の実施の形態にかかる光送信器の構成及び動作を理解するための前提として、一般的な分割電極構造の多値の光送信器６０００について説明する。光送信器６０００は、多値変調光送信器であるが、ここでは説明の簡略化のため、光送信器６０００を２ビットの光送信器として説明する。図１は、一般的な分割電極構造の多値の光送信器６０００の構成を模式的に示すブロック図である。光送信器６０００は、光源６００１及び光変調器６００を有する。
【００１９】
光源６００１は、典型的にはレーザダイオードが用いられ、例えばＣＷ（Continuous Wave）光６００２を光変調器６００に出力する。光変調器６００は、２ビットの光変調器である。光変調器６００は、２ビットのデジタル信号である入力デジタル信号ＤＩＮに応じて、入力されたＣＷ光６００２を変調して２ビット（４値）の光信号６００３を出力する。
【００２０】
続いて、一般的な分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器について説明する。図２は、一般的な分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器である光変調器６００の構成を模式的に示す平面図である。光変調器６００は、光変調部６１、デコーダ６２及び駆動回路６３を有する。
【００２１】
光変調部６１は、入力光ＩＮを変調した光信号ＯＵＴを出力する。光変調部６１は、光導波路６１１及び６１２、光合分波器６１３及び６１４、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２、ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２を有する。光導波路６１１及び６１２は並列に配置される。
【００２２】
光導波路６１１及び６１２の光入力（入力光ＩＮ）側には、光合分波器６１３が挿入される。光合分波器６１３の入力側では、入力ポートＰ１に入力光ＩＮが入力され、入力ポートＰ２は無入力とする。光合分波器６１３の出力側では、光導波路６１１は出力ポートＰ３と接続され、光導波路６１２は出力ポートＰ４と接続される。
【００２３】
図３Ａは、光合分波器６１３の構成を模式的に示す図である。光合分波器６１３では、入力ポートＰ１に入射した光は、出力ポートＰ３及びＰ４に伝搬する。ただし、入力ポートＰ１から出力ポートＰ４に伝搬する光は、入力ポートＰ１から出力ポートＰ３に伝搬する光に比べて、位相が９０°遅延する。また、入力ポートＰ２に入射した光は、出力ポートＰ３及びＰ４に伝搬する。ただし、入力ポートＰ２から出力ポートＰ３に伝搬する光は、入力ポートＰ２から出力ポートＰ４に伝搬する光に比べて、位相が９０°遅延する。
【００２４】
光導波路６１１及び６１２の光信号出力（光信号ＯＵＴ）側には、光合分波器６１４が挿入される。光合分波器６１４の入力側では、光導波路６１１は入力ポートＰ５と接続され、光導波路６１２は入力ポートＰ６と接続される。光合分波器６１４の出力側では、出力ポートＰ７から光信号ＯＵＴが出力される。
【００２５】
図３Ｂは、光合分波器６１４の構成を模式的に示す図である。光合分波器６１４は、光合分波器６１３と同様の構成を有する。入力ポートＰ５及びＰ６は、それぞれ光合分波器６１３の入力ポートＰ１及びＰ２に対応する。出力ポートＰ７及びＰ８は、それぞれ光合分波器６１３の出力ポートＰ３及びＰ４に対応する。入力ポートＰ５に入射した光は、出力ポートＰ７及びＰ８に伝搬する。ただし、入力ポートＰ５から出力ポートＰ８に伝搬する光は、入力ポートＰ５から出力ポートＰ７に伝搬する光に比べて、位相が９０°遅延する。また、入力ポートＰ６に入射した光は、出力ポートＰ７及びＰ８に伝搬する。ただし、入力ポートＰ６から出力ポートＰ７に伝搬する光は、入力ポートＰ６から出力ポートＰ８に伝搬する光に比べて、位相が９０°遅延する。
【００２６】
なお、上述の光合分波器６１３及び６１４は、光合分波手段の一例として挙げたものである。よって、例えばＹ分岐導波路などの、入力光ＩＮを２分岐し、２本の光導波路からの光を合波することができる、任意の光合分波手段を用いることが可能である。
【００２７】
光合分波器６１３と光合分波器６１４との間の光導波路６１１には、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２が配置される。光合分波器６１３と光合分波器６１４との間の光導波路６１２には、位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２が配置される。
【００２８】
ここで、位相変調領域とは、光導波路上に形成された電極を有する領域である。そして、電極に電気信号、例えば電圧信号が印加されることにより、電極の下の光導波路の実効屈折率が変化する。その結果、位相変調領域の光導波路の実質的な光路長を変化させることができる。これにより、位相変調領域は、光導波路を伝搬する光信号の位相を変化させることができる。そして、２本の光導波路６１１及び６１２の間を伝搬する光信号間に位相差を与えることで、光信号を変調することができる。すなわち、光変調部６１は、２本のアームと電極分割構造を有する、多値のマッハツェンダ光変調器を構成する。
【００２９】
デコーダ６２は、２ビットの入力デジタル信号ＤＩＮをデコードし、例えば温度計コードの信号Ｄ０〜Ｄ２を駆動回路６３に出力する。
【００３０】
駆動回路６３は、２値のドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２を有する。ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２のそれぞれには、信号Ｄ０〜Ｄ２が供給される。ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２は、信号Ｄ０〜Ｄ２に応じて一対の差動出力信号を出力する。このとき、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２から出力される差動出力信号の正相出力信号のそれぞれは、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２に出力される。ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２から出力される差動出力信号の逆相出力信号のそれぞれは、位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２に出力される。
【００３１】
ここで、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２が出力する差動出力信号について説明する。ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２は、上述のように、２値出力（０、１）のドライバである。つまり、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２は、信号Ｄ０〜Ｄ２の値に応じて、正相出力信号として「０」又は「１」を出力する。
【００３２】
一方、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２は、正相出力信号を反転させた信号を、逆相出力信号として出力する。つまり、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２は、信号Ｄ０〜Ｄ２の値に応じて、逆相出力信号として、「１」又は「０」を出力する。
【００３３】
図４は、光変調器６００の動作を示す動作表である。ドライバＤＲ６０は、入力デジタル信号ＤＩＮが「００」の場合には、正相出力信号として「０」、逆相出力信号として「１」を出力する。ドライバＤＲ６０は、入力デジタル信号ＤＩＮが「０１」以上である場合には、正相出力信号として「１」、逆相出力信号として「０」を出力する。
【００３４】
ドライバＤＲ６１は、入力デジタル信号ＤＩＮが「０１」以下の場合には、正相出力信号として「０」、逆相出力信号として「１」を出力する。ドライバＤＲ６１は、入力デジタル信号ＤＩＮが「１０」以上である場合には、正相出力信号として「１」、逆相出力信号として「０」を出力する。
【００３５】
ドライバＤＲ６２は、入力デジタル信号ＤＩＮが「１０」以下の場合には、正相出力信号として「０」、逆相出力信号として「１」を出力する。ドライバＤＲ６２は、入力デジタル信号ＤＩＮが「１１」である場合には、正相出力信号として「１」、逆相出力信号として「０」を出力する。この動作表において、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２のそれぞれによる位相変調量をφ０、φ１、φ２とする。入力デジタル信号ＤＩＮの４つの状態「００」、「０１」、「１０」、「１１」に応じて、光導波路６１１を伝搬する光Ｌ１に対してそれぞれ０、φ０、φ０＋φ１、φ０＋φ１＋φ２の４段階の位相変調が可能である。また、光導波路６１２を伝搬する光Ｌ２に対してそれぞれ０、−φ０、−φ０−φ１、−φ０−φ１−φ２の４段階の位相変調が可能である。なお、ここでは、反時計まわりを位相遅れと定義し、符号は＋と定義する。
【００３６】
ここで、光変調器６００の位相変調動作について説明する。図５は、光変調器６００での光の伝搬態様を模式的に示す図である。この例では、図５に示すように、光合分波器６１３の入力ポートＰ１に入力光ＩＮが入力する。そのため、出力ポートＰ３から出力される光に比べて、出力ポートＰ４から出力される光は、位相が９０°遅れる。その後、出力ポートＰ３から出力された光は、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２を通過し、光合分波器６１４の入力ポートＰ５に到達する。入力ポートＰ５に到達した光は、そのまま出力ポートＰ７に到達する。一方、出力ポートＰ４から出力された光は、位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２を通過し、光合分波器６１４の入力ポートＰ６に到達する。入力ポートＰ６に到達した光は、さらに位相が９０°遅延して、出力ポートＰ７に到達する。
【００３７】
つまり、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２及び位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２により位相変調を受けなかった場合でも、入力ポートＰ６から出力ポートＰ７に到達する光Ｌ２は、入力ポートＰ５から出力ポートＰ７に到達する光Ｌ１に比べて、位相が１８０°遅延することとなる。
【００３８】
図６Ａは、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２及び位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２により位相変調を受けなかった場合の光Ｌ１及びＬ２を示すコンスタレーション図である。上述したように、入力ポートＰ６から出力ポートＰ７に到達する光Ｌ２は、入力ポートＰ５から出力ポートＰ７に到達する光Ｌ１に比べて、位相が１８０°遅延する。ここで、入力信号光の初期状態の位相はφｉｎｉｔの位相状態にあるものとし、光Ｌ１の位相も同様に初期状態（００）ではφｉｎｉｔの位相状態にある。
【００３９】
これに対し、光変調器６００では、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２には正相出力信号が入力し、位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２には逆相出力信号が入力する。これにより、入力デジタル信号ＤＩＮが初期状態「００」のときは、位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２にはすべて「１」が印加されるため、図６Ａの光Ｌ２の初期状態に加えて、さらに位相がφｔｏｔａｌ（ここでφｔｏｔａｌ＝φ０＋φ１＋φ２とする）だけ位相が遅れた場所に移動する。
【００４０】
より詳細に説明すると、図６Ｂは、光変調器６００において入力デジタル信号ＤＩＮの２進コードが「００」である場合の光Ｌ１及びＬ２を示すコンスタレーション図である。ここでは、位相変調領域ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２には「０」が入力され、位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２には逆相信号である「１」が入力される。従って、光Ｌ１はφｉｎｉｔの位相状態に、光Ｌ２は図６Ａに示したＬ２の初期状態に対して、さらに位相変調領域ＰＭ６２＿０〜ＰＭ６２＿２による位相変調量（φｔｏｔａｌ）が加わったφｉｎｉｔ＋１８０ｄｅｇ＋φｔｏｔａｌの位相状態をとる。
【００４１】
図６Ｃは、光変調器６００における光変調を示すコンスタレーション図である。同様に、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２のそれぞれによる位相変調量をφ０、φ１、φ２とする。図６Ｃでは、光Ｌ１は、図６Ｂに示すφｉｎｉｔの場所を基準に、図４に示す動作表に従って、位相が０、φ０、φ０＋φ１、φ０＋φ１＋φ２（反時計回り）の４通りのコンスタレーション状態を持つ。一方、光Ｌ２は、図６Ｂに示すφｉｎｉｔ＋１８０ｄｅｇ＋φｔｏｔａｌの場所を基準に、図４に示す動作表に従って、位相が０、−φ０、−φ０−φ１、−φ０−φ１−φ２（時計回り）の４つのコンスタレーション状態を持つ。さらに、図６Ｃでは、その時の出力光信号を、それぞれＷ１０、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３と表示している。このとき、出力光信号の光強度は、それぞれ原点からの距離で表わすことができる。すなわち符号情報を含めると４値の強度の光出力信号が得られる。以上のことから、図４の動作表に示すように、入力デジタル信号ＤＩＮの値に応じて、出力信号光の強度を、符号を含めてＷ１０〜Ｗ１３の４段階に変化させることができ、光送信器における光Ｄ／Ａ変換機能を実現することが可能となる。
【００４２】
なお、図６Ａ〜図６Ｃでは、入力光信号の初期位相がφｉｎｉｔの場合を示しており、図面を見やすくするために、出力光信号が複素平面のＲｅ軸上に配置されるよう、光Ｌ１および光Ｌ２がＲｅ軸に対して上下対称の軌跡を取るような条件で示してある。よって、φｉｎｉｔの初期値は、これに限ったことではない。さらに、ここでは、位相変調領域で変調される位相変化量は、入力デジタル信号に応じて０〜９０度（π／２）程度変化する場合について説明したが、これに限ったことではない。
【００４３】
ここで、光変調器６００において、位相変調領域及びドライバのそれぞれが同一な特性で動作する理想的な環境であれば、位相変調領域のそれぞれでの位相変調量も同一となる。ところが、実際の分割電極型ＭＺ光強度変調器では、位相変調領域及びドライバのそれぞれが同一な特性を有することは有り得ないといえる。すなわち、製造ばらつきや、温度、経年劣化等により、位相変調領域の特性はばらつく。また、ドライバについても、製造ばらつきや、温度、経年劣化、電源変動等により、特性がばらついてしまう。そのため、実際には、位相変調領域のそれぞれでの位相変調量はばらついてしまう。
【００４４】
一般的に、上述のような特性のばらつきを補正するには、光変調器モジュールの出荷検査時又は光通信システムの起動時に、光出力振幅を測定器などでモニタしながら各ドライバの出力振幅を個別に調整する方法が用いられる。しかし、この方法では、システム運用中、すなわち通常の通信を行いながら、光変調器の特性ばらつき補正を行うことができないことが理解できる。
【００４５】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１にかかる光送信器１０００について説明する。光送信器１０００は、Ｎ（Ｎは、２以上の整数）ビットの多値変調動作を行う光送信器である。図７は、実施の形態１にかかる光送信器１０００の構成を模式的に示すブロック図である。光送信器１０００は、光源１００１及び光変調器１００を有する。
【００４６】
光源１００１は、典型的にはレーザダイオードが用いられ、例えばＣＷ（Continuous Wave）光１００２を光変調器１００に出力する。光変調器１００は、Ｎビットの光変調器である。光変調器１００は、Ｎビットのデジタル信号である入力デジタル信号ＤＩＮに応じて、入力されたＣＷ光１００２を変調して２Ｎ階調の光信号１００３を出力する。
【００４７】
続いて、実施の形態１にかかる分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器について説明する。図８は、実施の形態１にかかる分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器である光変調器１００の構成を模式的に示すブロック図である。ここでは、説明の簡略化のため、光変調器１００が４値のＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）変調器として構成される例について説明する。光変調器１００は、上述の光変調器６００と同様に、分割電極構造を有する。光変調器１００は、光変調部１１、信号分配回路１２、制御回路１３及び駆動回路１４を有する。
【００４８】
光変調部１１は、ＭＺ型の光変調部として構成される。光変調部１１は、光導波路１１１及び１１２、光合分波器１１３及び１１４、位相変調領域ＰＭ１＿０〜ＰＭ１＿２、ＰＭ２＿０〜ＰＭ２＿２、校正用位相変調領域ＰＭ１０及びＰＭ２０を有する。光導波路１１１及び１１２は、それぞれ第１及び第２の光導波路に対応する。光合分波器１１３及び１１４は、それぞれ第１及び第２の光合分波器に対応する。校正用位相変調領域ＰＭ１０及びＰＭ１＿０〜ＰＭ１＿２は、第１の位相変調領域に対応する。校正用位相変調領域ＰＭ２０及びＰＭ２＿０〜ＰＭ２＿２は、第２の位相変調領域に対応する。光変調部１１は、２本の光導波路（光導波路１１１及び１１２）上に分割電極（位相変調領域ＰＭ１＿０〜ＰＭ１＿２、ＰＭ２＿０〜ＰＭ２＿２、校正用位相変調領域ＰＭ１０及びＰＭ２０）が配置された、いわゆるマッハツェンダ光干渉器構造を有している。
【００４９】
光導波路１１１及び１１２は、並列に配置される。光導波路１１１及び１１２の光信号入力（入力光ＩＮ）側には、光合分波器１１３が挿入される。光合分波器１１３は、上述の光合分波器６１３と同様の構成を有する。光合分波器１１３の入力側では、入力ポートＰ１に入力光ＩＮが入力され、入力ポートＰ２は無入力とする。光合分波器１１３の出力側では、光導波路１１１は出力ポートＰ３と接続され、光導波路１１２は出力ポートＰ４と接続される。なお、入力光ＩＮは、図７のＣＷ光１００２に対応する。
【００５０】
光導波路１１１及び１１２の光信号出力（光信号ＯＵＴ）側には、光合分波器１１４が挿入される。光合分波器１１４は、上述の光合分波器６１４と同様の構成を有する。光合分波器１１４の入力側では、光導波路１１１は入力ポートＰ５と接続され、光導波路１１２は入力ポートＰ６と接続される。光合分波器１１４の出力側では、出力ポートＰ７から光信号ＯＵＴが出力される。なお、光信号ＯＵＴは、図７の光信号１００３に対応する。
【００５１】
光合分波器１１３と光合分波器１１４との間の光導波路１１１には、位相変調領域ＰＭ１＿０〜ＰＭ１＿２及び校正用位相変調領域ＰＭ１０が配置される。光合分波器１１３と光合分波器１１４との間の光導波路１１２には、位相変調領域ＰＭ２＿０〜ＰＭ２＿２及び校正用位相変調領域ＰＭ２０が配置される。
【００５２】
ここで、位相変調領域とは、光導波路上に形成された１つの電極（分割電極）を有する領域である。そして、電極に電気信号、例えば電圧信号が印加されることにより、電極の下の光導波路の実効屈折率が変化する。その結果、位相変調領域の光導波路の実質的な光路長を変化させることができる。これにより、位相変調領域は、光導波路を伝搬する光信号の位相を変化させることができる。そして、２本の光導波路１１１及び１１２の間を伝搬する光信号間に位相差を与えることで、光信号を変調することができる。すなわち、光変調部１１は、２本のアームと電極分割構造を有する、マッハツェンダ光変調器を構成する。
【００５３】
信号分配回路１２は、４値（すなわち２ビット）のデジタル信号である入力デジタル信号ＤＩＮを、温度計コードへ変換する。信号分配回路１２は、変換した温度計コードを、信号Ｄ０〜Ｄ２及びＤｃａｌに割り振ることができる。
【００５４】
図９は、信号分配回路１２の構成を模式的に示す図である。信号分配回路１２は、デコーダ１２１及び信号分配部１２２を有する。デコーダ１２１は、４値（すなわち２ビット）のデジタル信号である入力デジタル信号ＤＩＮを、温度計コードＤ１０〜Ｄ１２へ変換する。信号分配部１２２は、制御回路１３からの制御信号ＳＩＧ１０に応じて、温度計コードＤ１０〜Ｄ１２のそれぞれを、信号Ｄ０〜Ｄ２及びＤｃａｌに割り振る。また、信号分配部１２２は、信号Ｄ０〜Ｄ２及びＤｃａｌのうち、温度計コードＤ１０〜Ｄ１２のいずれかが割り振られないものについては、値を「０」に固定することができる。
【００５５】
駆動回路１４は、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２及び校正用ドライバＤＲ１００を有する。ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２は、制御回路１３の要求に応じて、出力する駆動信号の振幅を調整可能となるよう構成されている。ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２は、信号Ｄ０〜Ｄ２が入力される。ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２は、信号Ｄ０〜Ｄ２に応じて生成した差動信号を、駆動信号として出力する。ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２は、差動信号の一方を位相変調領域ＰＭ１＿０〜ＰＭ１＿２のそれぞれに出力し、差動信号の他方を位相変調領域ＰＭ２＿０〜ＰＭ２＿２のそれぞれに出力する。校正用ドライバＤＲ１００は、信号Ｄｃａｌが入力される。校正用ドライバＤＲ１００は、信号Ｄｃａｌに応じて生成した差動信号を駆動信号として出力する。校正用ドライバＤＲ１００は、差動信号の一方を校正用位相変調領域ＰＭ１０に出力し、差動信号の他方を校正用位相変調領域ＰＭ２０に出力する。
【００５６】
具体的には、ドライバＤＲ１０は、位相変調領域ＰＭ１＿０に正相駆動信号を出力し、位相変調領域ＰＭ２＿０に逆相駆動信号を出力する。ドライバＤＲ１１は、位相変調領域ＰＭ１＿１に正相駆動信号を出力し、位相変調領域ＰＭ２＿１に逆相駆動信号を出力する。ドライバＤＲ１２は、位相変調領域ＰＭ１＿２に正相駆動信号を出力し、位相変調領域ＰＭ２＿２に逆相駆動信号を出力する。校正用ドライバＤＲ１００は、校正用位相変調領域ＰＭ１０に正相駆動信号を出力し、校正用位相変調領域ＰＭ２０に逆相駆動信号を出力する。
【００５７】
制御回路１３は、信号分配回路１２での信号Ｄ０〜Ｄ２及びＤｃａｌの割り振りを制御する。また、制御回路１３は、外部から入力される光強度情報ＩＮＦに応じて、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２が出力する駆動信号の振幅を調整する。具体的には、制御回路１３は、制御信号ＳＩＧ０〜ＳＩＧ２を、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２に出力することにより、駆動信号の振幅を調整する。
【００５８】
なお、モニタ回路１５は、光変調部１１から出力される出力光信号の強度をモニタする。そして、モニタ結果を、光強度情報ＩＮＦとして出力する。モニタ回路１５は、光変調器１００に組み込まれてもよいし、外部に配置されてもよい。
【００５９】
続いて、光変調器１００の特性ばらつきを抑制するためのドライバ校正動作について説明する。図１０は、光変調器１００のドライバ校正動作の手順を示すフローチャートである。図１１Ａは、光変調器１００のドライバ校正動作の様子を示すタイミングチャートである。図１１Ｂは、図１１Ａのタイミングｔ３とタイミングｔ４との間で光強度情報ＩＮＦを参照して得られる出力光信号の強度を示す拡大図である。ここでは、ドライバＤＲ１０に着目し、ドライバＤＲ１０を校正する場合の動作について説明する。
【００６０】
ステップＳ１１
校正動作を行っていない通常の光変調動作時には、校正用ドライバＤＲ１００、校正用位相変調領域ＰＭ１０及びＰＭ２０は、光変調に寄与しない。この場合、温度計コードＤ１０〜Ｄ１２は、それぞれ信号Ｄ０〜Ｄ２に割り振られている。また、信号Ｄｃａｌは「０」に固定される（図１１Ａ及び図１１Ｂ、タイミングｔ１とタイミングｔ２との間）。
【００６１】
ステップＳ１２
校正動作を開始するに際し、制御回路１３は、温度計コードＤ１０〜Ｄ１２の割り振り先を変更する。この例では、温度計コードＤ１０の割り振り先を、信号Ｄ０から信号Ｄｃａｌに変更する。そして、割り振りが解除された信号（この例では、信号Ｄ０）の値を、「０」に固定する。つまり、ドライバＤＲ１０は、光変調動作に寄与しない。この際、信号の割り振りの変更は、通常の通信動作に支障がないように、瞬時の間（信号の１シンボル時間より十分に短い時間）で行われる（図１１Ａ及び図１１Ｂ、タイミングｔ２）。
【００６２】
ステップＳ１３
制御回路１３は、光強度情報ＩＮＦを参照し、光強度Ｗｃａｌを取得する。この際、例えば光強度Ｗｃａｌは、光信号の強度の平均値として取得される。これにより、時間的なばらつきの影響を軽減できる。また、ここで得られる光強度Ｗｃａｌには、ドライバＤＲ１１、ＤＲ１２、校正用ドライバＤＲ１００に関与する平均光強度情報が含まれる。
【００６３】
ステップＳ１４
制御回路１３は、温度計コードＤ１０〜Ｄ１２の割り振り先を変更し、通常の光変調動作における信号の割り振りに復帰させる。この例では、温度計コードＤ１０の割り振り先を、信号Ｄｃａｌから信号Ｄ０に戻す。そして、信号Ｄｃａｌの値を、「０」に固定する。つまり、校正用ドライバＤＲ１００は、光変調動作に寄与しない。この際、信号の割り振りの変更は、通常の通信動作に支障がないように、瞬時の間（信号の１シンボル時間より十分に短い時間）で行われる（図１１Ａ及び図１１Ｂ、タイミングｔ３）。
【００６４】
ステップＳ１５
制御回路１３は、光強度情報ＩＮＦを参照し、光強度Ｗ０を取得する。この際、例えば光強度Ｗ０は、光信号の強度の平均値として取得される。これにより、時間的なばらつきの影響を軽減できる。また、ここで得られる光強度Ｗ０には、ドライバＤＲ１０、ＤＲ１１、ＤＲ１２に関与する平均光強度情報が含まれる。
【００６５】
ステップＳ１６
制御回路１３は、ステップＳ１３及びＳ１５で得られた光強度Ｗｃａｌと光強度Ｗ０とを比較する。つまり、ΔＷ＝Ｗ０−Ｗｃａｌ＝０であるかを判断する。但し、ΔＷは厳密に０である必要はなく、求められる校正精度が実現できる範囲内で、ΔＷに許容範囲（例えば、ΔＷｍｉｎ≦ΔＷ≦ΔＷｍａｘ）を持たせてもよい。ここで、光強度Ｗｃａｌ及びＷ０は、ドライバＤＲ１０ならびに校正用ドライバＤＲ１００以外のドライバ（ＤＲ１１、ＤＲ１２）に関与する光強度情報も含まれるが、差分を取ることによって、ΔＷはドライバＤＲ１０と校正用ドライバＤＲ１００の差分情報だけが取得できる。
【００６６】
ステップＳ１７
ΔＷ≠０と判断した場合、制御回路１３は、制御信号ＳＩＧ０により、ドライバＤＲ１０の振幅を調整し、ステップＳ１５に戻る。これにより、ΔＷ＝０となるまで、ステップＳ１５及びＳ６の調整動作が繰り返される。これにより、ΔＷ＝０となり、ドライバＤＲ１０を用いたときの光強度Ｗ０が、校正用ドライバＤＲ１００を用いたときの光強度Ｗｃａｌと一致するように制御される（図１１Ａ及び図１１Ｂ、タイミングｔ４）。
【００６７】
ΔＷ＝０と判断した場合、ドライバＤＲ１０の校正を終了する。
【００６８】
光強度に着目すると、校正動作によりΔＷ＝０となり、ドライバＤＲ１０を用いたときの光強度Ｗ０が、校正用ドライバＤＲ１００を用いたときの光強度Ｗｃａｌと一致していることが理解できる。
【００６９】
さらに、上述の校正手順を、ドライバＤＲ１１及びＤＲ１２についても同様に行う。すなわち、その後、上述のステップＳ１１〜Ｓ１７の手順をドライバＤＲ１１及びＤＲ１２に適用することで、最終的にはドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２が関与する位相変調量を均一化することができる。
【００７０】
つまり、各位相変調領域における位相変調量が、校正用位相変調領域における位相変調量φｃａｌに揃えられるので、等間隔の位相変調が可能となる。
【００７１】
ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２のそれぞれによる位相変調量をφ０、φ１、φ２とすると、本実施の形態の校正手順を行うことにより、φ０＝φ１＝φ２となる。ここで、φ０＝φ１＝φ２=Δθとする。図１２Ａは、φ０＋φ１＋φ２=Δ３θが概ねπ／２程度である場合の光変調器１００のコンスタレーション図である。図１２Ａでは、位相変調量が０、Δθ、２Δθ、３Δθの場合の出力光信号を、それぞれＷ１０、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３と表示しており、等間隔の位相変調に基づいた４点のコンスタレーションが得られる。また、光強度はそれぞれ原点からの距離で表わすことができる。ここでは、符号情報を含めると４値の強度の光出力信号が得られる。（Ｗ１０とＷ１３およびＷ１１とＷ１２は夫々光強度は等しいが符号が異なっており、これはすなわち光の位相が１８０度反転していることを意味する）。図１２Ａに示すように、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２によるトータルの位相変調量がπ／２程度の場合は、得られる４値出力光信号の強度の間隔は概ね等間隔になる。
【００７２】
以上より、本発明の光変調器および校正動作によれば、通常のシステム運用あるいは通信を中断することなく、バックグラウンドで各分割電極の光変調特性をそろえることが可能な光変調器を提供することができる。
【００７３】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかる分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器について説明する。まず、本実施の形態における分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器の技術的意義を理解するため、光変調器１００及び光変調器６００のコンスタレーション図について説明する。
【００７４】
まず、光変調器６００、光変調器１００共に、それぞれ図６Ｃ、図１２Ａに示すように、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２もしくはドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２によるトータルの光位相変調量が比較的小さい場合（π／２以下）は、出力される光信号の強度は概ね均等な強度間隔を有している。しかし、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２もしくはドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２のそれぞれによる位相変調量がπに近くなると、出力される光信号の強度の間隔が異なってくる。図１２Ｂは、φ０＋φ１＋φ２=Δ３θが概ねπ程度である場合の光変調器１００のコンスタレーション図である。図１２Ｂに示す通り、得られる４値出力光信号の強度の間隔は等間隔にはならない。換言すれば、ドライバＤＲ６０〜ＤＲ６２もしくはドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２のそれぞれによる位相変調量にコサイン（ＣＯＳ）の特性が付与された光信号強度が得られる。よって、多値光変調時の光信号の強度の線形性が劣るという問題が生じうる。
【００７５】
本実施の形態にかかる分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器である光変調器２００は、光変調器１００の変形例であり、出力光信号の強度の線形性を有する光変調器として構成される。具体的には、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２の出力信号の振幅を調整し、位相変調領域のそれぞれの位相変調量にあらかじめアークコサイン（ＡＲＣＣＯＳ）の特性を持たせておくことで、等間隔の４値光信号強度をもった出力光信号が得られる。
【００７６】
図１３は、実施の形態２にかかる分割電極構造のＭＺ型多値光強度変調器である光変調器２００の構成を模式的に示すブロック図である。光変調器２００は、校正用ドライバＤＲ１００を、校正用ドライバＤＲ２００に置換した構成を有する。さらに、制御回路１３は、ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴ）１３１を有する。光変調器２００のその他の構成は、光変調器１００と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
制御回路１３は、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２が出力する駆動信号の振幅を調整する際に、ＬＵＴ１３１に基づいて、制御信号ＳＩＧ２０により、校正用ドライバＤＲ２００の振幅を変化させる。ＬＵＴ１３１には、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２の期待する出力振幅値の比率ｋ０、ｋ１、ｋ２が予め格納されている。
【００７８】
続いて、光変調器２００の特性ばらつきを抑制するためのドライバ校正動作について説明する。図１４は、光変調器２００のドライバ校正動作の手順を示すフローチャートである。ここでは、ドライバＤＲ１０に着目し、ドライバＤＲ１０を校正する場合の動作について説明する。
【００７９】
ステップＳ２１
ステップＳ２１は、図１０のステップＳ１１と同様であるので、説明を省略する。
【００８０】
ステップＳ２２
制御回路１３は、ＬＵＴ１３１を参照し、ドライバＤＲ１０に対応する振幅設定値ｋ０を取得する。制御回路１３は、制御信号ＳＩＧ２０により、校正用ドライバＤＲ２００の出力振幅値をｋ０に設定する。
【００８１】
ステップＳ２３〜Ｓ２８
ステップＳ２３〜Ｓ２８は、それぞれ図１０のステップＳ１２〜Ｓ１７と同様であるので、説明を省略する。
【００８２】
さらに、上述のように、ドライバＤＲ１１及びＤＲ１２について同様の校正動作を行う。ドライバＤＲ１１を校正する場合には、ドライバＤＲ１１に対応する振幅設定値ｋ１を、校正用ドライバＤＲ２００の出力振幅値として設定すればよい（ステップＳ２２）。ドライバＤＲ１２を校正する場合には、ドライバＤＲ１２に対応する振幅設定値ｋ２を、校正用ドライバＤＲ２００の出力振幅値として設定すればよい（ステップＳ２２）。
【００８３】
その結果、ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２が関与する位相変調量を、それぞれｋ０：ｋ１：ｋ２の比率で設定することが可能となる。
【００８４】
ここで、校正用ドライバＤＲ２００の振幅設定をｋ０、ｋ１、ｋ２としたときの校正用位相変調領域ＰＭ１０及びＰＭ２０による光位相変調量を、φｒｅｆ＿ｋ０、φｒｅｆ＿ｋ１、φｒｅｆ＿ｋ２とする。この場合、位相変調領域ＰＭ１＿０及びＰＭ２＿０で付与される光位相変調量φ０は、φ０＝φｒｅｆ＿ｋ０となる。位相変調領域ＰＭ１＿１及びＰＭ２＿１で付与される光位相変調量φ１は、φ１＝φｒｅｆ＿ｋ１となる。位相変調領域ＰＭ１＿２及びＰＭ２＿２で付与される光位相変調量φ２は、φ２＝φｒｅｆ＿ｋ２となる。したがって、線形性の良い光変調器では、位相変調領域に与えられる電圧と位相変調量は比例関係にあるため、各ドライバのそれぞれによる位相変調量の比率もφ０：φ１：φ２＝ｋ０：ｋ１：ｋ２となる。たとえ線形性の悪い光変調器の場合でも、その非線形性が既知であれば、予め非線形性を考慮したｋ０、ｋ１、ｋ２を選ぶことで、φ０：φ１：φ２の比率を任意に調整可能であることは言うまでもない。
【００８５】
図１５は、φ０＋φ１＋φ２が概ねπ程度である場合の光変調器２００のコンスタレーション図である。図１５では、位相変調量が０、φ０、φ０＋φ１、φ０＋φ１＋φ２の場合の出力光信号を、それぞれＷ１０、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３と表示している。φｒｅｆ＿ｋ０、φｒｅｆ＿ｋ１、φｒｅｆ＿ｋ２の比率は、ＬＵＴ１３１に予め格納されているｋ０、ｋ１、ｋ２の値と一致する。従って、ｋ０、ｋ１、ｋ２の比率の位相変調に基づいた４点のコンスタレーションが得られる。また、光強度はそれぞれ原点からの距離で表わすことができる。ここでは、符号情報を含めると４値の強度の光出力信号が得られる。（Ｗ１０とＷ１３およびＷ１１とＷ１２は夫々光強度は等しいが符号が異なっており、これはすなわち光の位相が１８０度反転していることを意味する）。このとき、図１５に示す通り、４値の出力光信号の光強度の間隔が等間隔になるよう、予めＬＵＴ１３１に強度比を格納しておけば、高精度で等間隔の４レベルの光信号強度を有する光変調光が得られる。
【００８６】
なお、本構成では、光信号の強度比（ｋ０、ｋ１、ｋ２）は、ＡＲＣＣＯＳ関数から求めることができる。但し、ＬＵＴ１３１に格納される設定値（ｋ０、ｋ１、ｋ２）は、必ずしもＡＲＣＣＯＳ関数である必要は無い。ｔａｎｈ関数で近似されるような各ドライバの非線形性や、その他種々の任意の非線形性を補正することも可能である。
【００８７】
以上より、本発明の光変調器および校正動作によれば、通常のシステム運用あるいは通信を中断することなく、バックグラウンドで各分割電極の光変調特性をそろえることが可能な光変調器を提供することができる。さらに、本構成によれば、出力光信号の非線形性を補正できる光変調器を提供することができる。
【００８８】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３にかかる光送受信システム３００について説明する。光送受信システム３００は、上述の光送信器１０００及び２０００のいずれかを用いた光送受信システムである。ここでは、光送受信システム３００が光送信器１０００を有する例について説明する。図１６は、実施の形態３にかかる光送受信システム３００の構成を模式的に示すブロック図である。
【００８９】
光送受信システム３００は、光送信器１０００、光受信器３０１、光伝送路３０２、光増幅器３０３を有する。
【００９０】
光送信器１０００は、光信号として、例えば１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：以下１６ＱＡＭと表記する）された１６ＱＡＭ光信号を出力する。なお、光送信器１０００は、光信号として、四位相偏移変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号やＰＡＭ信号などを出力することもできる。
【００９１】
光送信器１０００と光受信器３０１との間は、光伝送路３０２により光学的に接続され、１６ＱＡＭ光信号が伝搬する。光伝送路３０２には、光増幅器３０３が挿入され、光伝送路３０２を伝搬する１６ＱＡＭ光信号を増幅する。光受信器３０１は、１６ＱＡＭ光信号を電気信号に復調する。
【００９２】
光送受信システム３００は、以上の構成により、光送信器１０００を用いた光信号の伝送が可能である。なお、光送信器１０００を、適宜、光送信器２０００に置換できることは勿論である。
【００９３】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上述の実施の形態では、上述の校正動作は、導入時の初期設定として行われてもよい。
【００９４】
上述の実施の形態において、校正用ドライバ及び校正用位相変調領域は、固定されてもよいし、適宜変更してもよい。つまり、光変調器に設けられた複数のドライバ及び複数の位相変調領域内で、校正用ドライバ及び校正用位相変調領域を適宜ローテーションすることも可能である。駆動方式や変調方式によっては、光変調特性がばらついても光パワーモニタでのモニタ値にばらつきが現れにくい場合が有り得る。その場合、振幅調整での校正が困難となる。この場合に、校正用ドライバ及び校正用位相変調領域を適宜ローテーションすることで、各位相変調領域及びドライバの役割がローテーションされて光変調特性が平均化されるので、上述のような問題を回避することができる。
【００９５】
また、上述の実施の形態における本校正手段によれば、それぞれのドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２の振幅が常に校正用ドライバＤＲ１００の振幅と一致するように校正がなされる。しかしながら、校正用ドライバＤＲ１００自体の振幅が環境条件や経年劣化により変動した場合は、各ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２の振幅が全体的に変動し、出力光信号の強度が全体的に変動してしまう。この問題に対しては、出力光信号の強度のモニタ結果である光強度情報ＩＮＦが所望の値に一定になるよう、各ドライバの振幅を全体的に係数倍する、もしくは、基準となる校正用ドライバの振幅値を調整することで解決することが可能である。
【００９６】
また、上述の実施の形態２では、校正用ドライバの振幅をＬＵＴ１３１に従って可変する例を挙げたが、校正用ドライバの振幅は一定で、校正対象となる各ドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２の振幅設定値をＬＵＴ１３１に従って可変する手法を用いてもよい。ただし、この場合は、図１４のステップＳ２６〜Ｓ２８に示す、ΔＷ＝０となるまで繰り返し校正を行った後（ここで校正用ドライバの振幅と校正対象のＤＲ１０の振幅が一致）に、校正対象のドライバＤＲ１０の振幅設定をＬＵＴ１３１に格納されている期待する振幅値に従って係数倍する手順が必要である。しかしながら、この方法ではＬＵＴ１３１に従って係数倍した後、各ドライバの特性ばらつきによっては、本当に期待する振幅値になっているか保障されないため、本提案の実施の形態２の手法の方が望ましいといえる。
【００９７】
上述の実施の形態で説明した光変調器の構成及び校正方法は、単一のマッハツェンダ光変調器のみならず、Ｉ（In-phase）／Ｑ（Quadrature）変調器に適用することも可能である。また、上記では、ＱＰＳＫ信号やＱＡＭ信号等を生成するＩＱ変調器で基本となる、複素平面状の虚軸を境に左右両方に信号が配置される場合で説明したが、右半分のみを使用したＰＡＭ信号などにも適用できる。
【００９８】
上述の実施の形態では、光強度を４段階に変化させる例について説明したが、位相変調領域の数を増減することで、光強度を４段階以外の段階に変化させることができることは言うまでもない。すなわち、光変調部の１本の導波路上に２個以上の位相変調領域を設け、２個以上のドライバを設けることで、３段階以上の任意の段階で光強度を変化させることができる。
【００９９】
また、上記説明においては、デコーダ１２１内で温度計コードが生成される場合について説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、ドライバＤＲ１０を信号Ｄ０で、ドライバＤＲ１１及びＤＲ１２を信号Ｄ１で駆動することにより、温度計コードではなくバイナリ入力信号のままで駆動しても、４値のＰＡＭ信号としての出力光信号が得られることは言うまでもない。
【０１００】
校正用位相変調領域の対は、１つではなく複数あってもよい。また、校正用ドライバは複数あってもよい。この場合は、駆動信号の割振りのバリエーションが増えるものの、通常の位相変調領域と校正用位相変調領域との間で、光パワーモニタの差分が無くなる様にドライバ振幅の調整を行うことで、上述の校正動作と同様の機能を発揮することができる。
【０１０１】
実施の形態２では、ステップＳ２３（図１４）で校正用ドライバＤＲ２００の出力振幅を調整し、ステップＳ２６で（図１４）でドライバＤＲ１０〜ＤＲ１２の出力振幅を調整したが、これは例示に過ぎない。例えば、十分な校正精度が確保できるならば、実施の形態１で説明したように、各位相変調領域における位相変調量を均一化した後に、制御回路１は、ＬＵＴ１３１に基づいて各ドライバの振幅を適宜調整してもよい。
【０１０２】
上述の光変調器は、２ビット以上のＮ値の光変調器として構成される。従って、各光導波路上には、通常の光変調に用いられる２Ｎ−１の位相変調領域に加え、少なくとも１個の校正用位相変調領域が設けられることが理解できる。すなわち、上述の光変調器では、各光導波路上に、２Ｎ個以上の位相変調領域が設けられる。
【０１０３】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１０４】
この出願は、２０１３年３月１５日に出願された日本出願特願２０１３−５３１９３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】
１１、６１  光変調部
１２  信号分配回路
１３  制御回路
１４、６３  駆動回路
６２、１２１  デコーダ
１００、２００、６００  光変調器
１１１、１１２、６１１、６１２  光導波路
１１３、１１４、６１３、６１４  光合分波器
１２２  信号分配部
３００  光送受信システム
３０１  光受信器
３０２  光伝送路
３０３  光増幅器
１０００、６０００  光送信器
１００１、６００１  光源
１００２、６００２  光
１００３、６００３  光信号
ＤＩＮ  入力デジタル信号
Ｄ１０〜Ｄ１２  温度計コード
Ｄ０〜Ｄ２、Ｄｃａｌ  信号
ＤＲ１０〜ＤＲ１２  ドライバ
ＤＲ１００、ＤＲ２００  校正用ドライバ
ＤＲ６０  ドライバ
ＤＲ６０〜ＤＲ６２  ドライバ
ＩＮ  入力光
ＩＮＦ  光強度情報
Ｌ１、Ｌ２
ＯＵＴ    光信号
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６  入力ポート
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ７、Ｐ８  出力ポート
ＰＭ１＿０〜ＰＭ１＿２、ＰＭ２＿０〜ＰＭ２＿２、ＰＭ６１＿０〜ＰＭ６１＿２  位相変調領域
ＰＭ１０、ＰＭ２０  校正用位相変調領域
ＳＩＧ０〜ＳＩＧ２、ＳＩＧ１０、ＳＩＧ２０    制御信号
【図１】
2014141337.tif 000003
【図２】
2014141337.tif 000004
【図３Ａ】
2014141337.tif 000005
【図３Ｂ】
2014141337.tif 000006
【図４】
2014141337.tif 000007
【図５】
2014141337.tif 000008
【図６Ａ】
2014141337.tif 000009
【図６Ｂ】
2014141337.tif 000010
【図６Ｃ】
2014141337.tif 000011
【図７】
2014141337.tif 000012
【図８】
2014141337.tif 000013
【図９】
2014141337.tif 000014
【図１０】
2014141337.tif 000015
【図１１Ａ】
2014141337.tif 000016
【図１１Ｂ】
2014141337.tif 000017
【図１２Ａ】
2014141337.tif 000018
【図１２Ｂ】
2014141337.tif 000019
【図１３】
2014141337.tif 000020
【図１４】
2014141337.tif 000021
【図１５】
2014141337.tif 000022
【図１６】
2014141337.tif 000023
【国際調査報告】
2014141337.tif 000024
2014141337.tif 000025
2014141337.tif 000026
2014141337.tif 000027