(57)【要約】【課題】電気信号に変換せずに入力される光強度変調信号により光信号を位相変調する簡便な構造の光位相変調装置を提供する。【解決手段】光位相変調装置は、３つの入射ポートと、１つの出射ポートと、３本のアーム、３本のアームと入射ポートの１つとを接続する第１の入力導波路、アームの１本と入射ポートの１つとを接続する第２の入力導波路、アームの１本と入射ポートの１つとを接続する第３の入力導波路、３本のアームと出射ポートとを接続する出力導波路、アームにそれぞれ配設された半導体光増幅器、および２本のアームにそれぞれ配設された半導体位相調整器を備え、３本のアームに接続されている入射ポートにプローブ光のパルス列光が入射され、入射ポートの残りの２つに独立した２つの２値に強度変調された信号光がそれぞれ入射され、出射ポートから信号光により４値位相変調されたプローブ光のパルス列光が出力される。【選択図】図１
2008219774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの入射ポートと、少なくとも１つの出射ポートと、３本のアーム、上記３本のアームと上記入射ポートの１つとを接続する第１の入力導波路、上記アームの１本と上記入射ポートの他の１つとを接続する第２の入力導波路、上記アームの他の１本と上記入射ポートの残りのうちの１つとを接続する第３の入力導波路、上記３本のアームと上記出射ポートとを接続する出力導波路、上記３本のアームにそれぞれ配設された半導体光増幅器、および上記３本のアームのうちの他の１本と残りのうちの１本にそれぞれ配設された半導体位相調整器を備え、
上記３本のアームに接続されている入射ポートにプローブ光のパルス列光が入射され、上記入射ポートの他の１つと残りのうちの１つに独立した２つの２値に強度変調された信号光がそれぞれ入射され、上記出射ポートから上記信号光により４値位相変調されたプローブ光のパルス列光が出力されることを特徴とする光位相変調装置。
【請求項２】
半導体基板に集積化されていることを特徴とする請求項１に記載する光位相変調装置。
【請求項３】
３分岐された上記プローブ光を導波する光路の長さが同じであることを特徴とする請求項１に記載する光位相変調装置。
【請求項４】
３分岐された上記プローブ光を導波し中央に位置する光路は、蛇行することにより他の光路の長さと同じ長さであることを特徴とする請求項３に記載する光位相変調装置。
【請求項５】
上記半導体基板に集積化され、上記プローブ光を発光するパルス光源を備えることを特徴とする請求項２に記載する光位相変調装置。
【請求項６】
上記半導体基板に集積化され、上記半導体光増幅器に入力する光アシスト光を発光する光アシスト光源を備えることを特徴とする請求項２に記載する光位相変調装置。
【請求項７】
少なくとも１つの入射ポートと、少なくとも１つの出射ポートと、３本のアーム、上記３本のアームと上記入射ポートとを接続する入力導波路、上記３本のアームと上記出射ポートとを接続する出力導波路、上記３本のアームにそれぞれ配設された位相変調器、および上記３本のアームのうちの２本にそれぞれ配設された位相調整器を備え、
上記入射ポートにプローブ光のパルス列光が入射され、上記位相変調器の２つにそれぞれ第１のＰＳＫ変調用電気信号と第２のＰＳＫ変調用電気信号が入力され、上記位相変調器の残りのうちの１つにＱＰＳＫ変調用電気信号が入力され、上記出射ポートから４値位相変調されたプローブ光のパルス列光が出力されることを特徴とする光位相変調装置。
【請求項８】
半導体基板に集積化されていることを特徴とする請求項７に記載する光位相変調装置。
【請求項９】
上記第１のＰＳＫ変調用電気信号、上記第２のＰＳＫ変調用電気信号および上記ＱＰＳＫ変調用電気信号を生成する理論回路を備えることを特徴とする請求項７に記載する光位相変調装置。
【請求項１０】
上記アームは光増幅器または光減衰器が配設されたことを特徴とする請求項７に記載する光位相変調装置。
【請求項１１】
上記アームは、出力端側に分岐部が設けられ、
上記半導体基板に集積化され、上記分岐部で分岐された上記アームの出力光をモニタするホトダイオード素子を備えることを特徴とする請求項２または８に記載する光位相変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、強度変調されている光通信信号により光信号を位相変調する光位相変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光位相変復調通信システムは、光信号を出力する送信側レーザ部と、伝送信号の入力を受け付ける入力受付部と、入力を受け付けられた伝送信号で、送信側レーザ部により出力された光信号の位相を変調させる変調部と、変調された光信号を送信する送信部と、を備える送信装置を具備している。そして、伝送する情報に基づいて強度変調された光信号は、一旦電気信号に変換されてそれにより光信号の位相を変調している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３９３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、光通信の中継点において強度変調された光信号を一旦電気信号に変換するための入力受付部を送信装置に備えなければならないので、入力受付部が所定のスペースを占有し省スペース化の妨げになるという問題がある。
また、入力受付部で光信号を電気信号に変換するために多くの電力を消費するために省消費電力化が図れないという問題がある。
さらに、光通信の符号速度は通常では、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ〜４０Ｇｂｉｔ／ｓといった高速であるため、符号変換する部分の電気信号処理も高速なスループットが要求され、電子回路が高価になるという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、電気信号に変換せずに光信号を位相変調する簡便な構造の光位相変調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる光位相変調装置は、少なくとも３つの入射ポートと、少なくとも１つの出射ポートと、３本のアーム、上記３本のアームと上記入射ポートの１つとを接続する第１の入力導波路、上記アームの１本と上記入射ポートの他の１つとを接続する第２の入力導波路、上記アームの他の１本と上記入射ポートの残りのうちの１つとを接続する第３の入力導波路、上記３本のアームと上記出射ポートとを接続する出力導波路、上記３本のアームにそれぞれ配設された半導体光増幅器、および上記３本のアームのうちの他の１本と残りのうちの１本にそれぞれ配設された半導体位相調整器を備え、上記３本のアームに接続されている入射ポートにプローブ光のパルス列光が入射され、上記入射ポートの他の１つと残りのうちの１つに独立した２つの２値に強度変調された信号光がそれぞれ入射され、上記出射ポートから上記信号光により４値位相変調されたプローブ光のパルス列光が出力される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる光位相変調装置の効果は、光信号のまま波長変換とフォーマット変換を同時に行うので、従来のような光−電気変換のための素子を配設することがなく、省スペース化と省消費電力化とを図ることができる。また、マッハツェンダー干渉計の２本のアームの一方だけに強度変調の信号光を入力することにより変調対象のプローブ光のパルス列光の位相を変調する方法では、プローブ光を４つに分岐しているが、本願のように３つに分岐することにより小型化が可能となるとともに半導体光増幅器および半導体位相調整器をアーム１本分少なくすることができ低消費電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態１に係る光位相変調装置１は、図１に示すように、デジタル情報に基づいて光が強度変調された信号光によりプローブ光のパルス列光を位相変調する。なお、この発明において、デジタル情報の０のときＮＲＺ変調信号光の強度は零、デジタル情報の１のときＮＲＺ変調信号光の強度は１である。
【０００９】
この発明の実施の形態１に係る光位相変調装置１は、３つの入射ポート３ａ、３ｂ、３ｃ、出射ポート４、３本のアーム５ａ、５ｂ、５ｃ、入射ポート３ｂと３本のアーム５ａ、５ｂ、５ｃを光学的に接続する第１の入力導波路６、入射ポート３ａとアーム５ａを光学的に接続する第２の入力導波路７、入射ポート３ｃとアーム５ｃを光学的に接続する第３の入力導波路８、出射ポート４と３本のアーム５ａ、５ｂ、５ｃを光学的に接続する出力導波路９が半導体基板２上に集積化されている。
【００１０】
第１の入力導波路６は、分岐前の光が通過する分岐前導波路６ａと、３つに分岐した光が通過する分岐導波路６ｂ、６ｃ、６ｄから構成される。そして、分岐前導波路６ａが入射ポート３ｂに接続され、分岐導波路６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれアーム５ａ、５ｂ、５ｃに接続される。
出力導波路９は、合波前の光が通過する合波前導波路９ａ、９ｂ、９ｃと、合波した光が通過する合波導波路９ｄから構成される。そして、合波前導波路９ａ、９ｂ、９ｃがそれぞれアーム５ａ、５ｂ、５ｃに接続され、合波導波路９ｄが出射ポート４に接続される。
【００１１】
また、実施の形態１に係る光位相変調装置１は、３本のアーム５ａ、５ｂ、５ｃそれぞれに配設された半導体光増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、２本のアーム５ｂ、５ｃそれぞれに配設された半導体位相調整器１１ａ、１１ｂが半導体基板２上に集積化されている。
なお、光位相変調装置１の出射ポート４に光フィルタ１４が接続される。
【００１２】
半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｏｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒの略号も用いる。）１０ａ、１０ｂ、１０ｃでは、入力される光の光電力により通過して出力する光の光電力および位相が変化する。すなわち、光が入力されると誘導放出の増加によりキャリア密度が減少し、それにより屈折率が変化し、そのため通過する光の位相が変化する。位相の変化量は、入力される光電力により調整することができる。例えば、デジタル情報が０のとき、すなわちＮＲＺ変調信号光の強度が０であり入力される光電力がパルス列光の光電力だけのとき、パルス列光のパルスの位相を０ラジアン、デジタル情報が１のとき、すなわちＮＲＺ変調信号光の強度が１であり入力される光電力がＮＲＺ変調信号光とパルス列光の両方の光電力のとき、パルス列光のパルスの位相をπラジアンになるように、入力するＮＲＺ変調信号光の光電力を調整する。このようにしてパルス列光の位相を変調することができる。
【００１３】
また、半導体光増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、入力される光の強度により利得が変化するので、アーム５ａ、５ｂ、５ｃを通過するプローブ光のパルスの光電力はＮＲＺ変調信号光の強度の変化に従って変化する。このときの強度変調によるプローブ光のパルス光の電界振幅の違いはデジタル信号が０のときのパルス光を１とすると、デジタル信号が１のときのパルス光の電界振幅は０．７程度にまで低下する。
【００１４】
半導体位相調整器１１ａは、アーム５ｂからの出力光の位相をアーム５ａからの出力光
の位相に対して３π／４進むように調整する。
半導体位相調整器１１ｂは、アーム５ｃからの出力光の位相をアーム５ａからの出力光の位相に対してπ／２遅れるように調整する。
【００１５】
入射ポート３ａ、３ｃには、互いに独立の第１のＮＲＺ変調信号光と第２のＮＲＺ変調信号光が入射される。独立のＮＲＺ変調信号光は、デジタル情報に従って強度変調された信号光である。例えば、入射ポート３ａに入射する第１のＮＲＺ変調信号光は、波長が１５５５ｎｍの光がデジタル情報に従って強度変調された信号光である。入射ポート３ｃに入射する第２のＮＲＺ変調信号光は、波長が１５６０ｎｍの光がデジタル情報に従って強度変調された信号光である。
【００１６】
入射ポート３ｂには、外部の図示しないパルス光源からプローブ光としてのパルス列光が入射される。プローブ光は、変調速度と同じ速度のパルス列光である。例えば、波長が１５５０ｎｍの光のパルス列光である。入射ポート３ｂに入射されたパルス列光は、第１の入力導波路６に沿って導波されることにより３つのパルス列光に分岐され、アーム５ａ、５ｂ、５ｃに導かれる。
【００１７】
アーム５ａには、分岐されたパルス列光と第１のＮＲＺ変調信号光が導かれ、半導体光増幅器１０ａに入力される。そして、半導体光増幅器１０ａは、入力されるパルス列光と第１のＮＲＺ変調信号光とによりパルス列光を強度変調をともなった２値位相変調する。
【００１８】
また、アーム５ｂでは、アーム５ｂから出力する光がアーム５ａを通過した光に対して位相が３π／４ラジアン進むように、半導体光増幅器１０ｂから出力されるパルス列光を位相調整する。また、半導体光増幅器１０ｂの利得は、アーム５ｂからの出力光の電界振幅は０．２程度になるように調整する。
【００１９】
アーム５ｃでは、アーム５ｃから出力する光がアーム５ａを通過した光に対して位相がπ／２ラジアン遅れるように、半導体光増幅器１０ｃから出力されるパルス列光を位相調整する。
また、アーム５ｃでは、半導体光増幅器１０ｃおよび半導体位相調整器１１ｂを調整して、アーム５ｃから出力する光がアーム５ａを通過した光に対して平均出力光電力が同じになるようにする。
【００２０】
このようにして、合波した光は、入力されたパルス列光が位相変調された信号であるが、各アーム５ａ、５ｂ、５ｃでは、ＮＲＺ変調信号光により位相変調と同時に強度変調も行われているため、各パルスのパルス光の電界振幅が変化する。そこで、アーム５ｂに配置している半導体光増幅器１０ｂの利得および半導体位相調整器１１ａで位相を調整することにより、各パルスの電力が同じくなる。
このようにして、各パルスの電力が一定になるように調整することにより、パルス信号に対する長距離伝送における伝送路中の波形歪みなど光電界振幅に依存する影響が小さくなる。
【００２１】
これにより、出射ポート４から出力されるパルス列光は、各パルスの光電力が一定であり、位相が−３π／４ラジアン、−π／４ラジアン、π／４ラジアン、３π／４ラジアンの４値に変調された、４値位相（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ、以下ＱＰＳＫと略記する）変調信号となって出力される。
なお、出射ポート４からの出力光は、波長１５５０ｎｍのプローブ光のパルス列光以外に、入射ポート３ａから入射した波長１５５５ｎｍの第１のＮＲＺ変調信号と入射ポート３ｃから入射した波長１５６０ｎｍの第２のＮＲＺ変調信号も出力されるので、光フィルタ１４により波長１５５０ｎｍのプローブ光を切り出して使用する。
【００２２】
このようにして、光信号のまま波長変換とフォーマット変換を同時に行うので、従来のような光−電気変換のための素子を配設することがなく、省スペース化と省消費電力化とを図ることができる。
また、マッハツェンダー干渉計の２本のアームの一方だけに強度変調の信号光を入力することにより変調対象のプローブ光のパルス列光の位相を変調する方法では、プローブ光を４つに分岐しているが、本願のように３つに分岐することにより小型化が可能となるとともに半導体光増幅器および半導体位相調整器をアーム１本分少なくすることができ低消費電力化を図ることができる。
【００２３】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態２に係る光位相変調装置１Ｂは、実施の形態１に係る光位相変調装置１とアーム２１が異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
実施の形態１と２においては、ともにプローブ光は３つの光路に導かれて入射ポート３ｂから出射ポート４まで導かれる。そして、実施の形態１においては、アーム５ａとアーム５ｃをそれぞれ通過するプローブ光の光路長は、第１の入力導波路６の分岐点から出力導波路９の合波点までの光路が線対称の関係が成り立つので、等しいが、アーム５ｂを通過するプローブ光の光路長は、アーム５ａを通過するプローブ光の光路長より短い。
【００２４】
一方、実施の形態２においては、アーム２１を通過するプローブ光の光路長は、アーム５ａを通過するプローブ光の光路長と同じくしている。そして、第１の入力導波路６の分岐点から出力導波路９の合波点までの直線距離はアーム５ａを通過するときに比べて短いので、長さを同じくするために、アーム２１を蛇行している。
【００２５】
実施の形態１においては、光路長に差があるので合波した際にパルスに時間差が生じたり、干渉動作が不安定になったりするが、実施の形態２においては、第１の入力導波路６の分岐点から出力導波路９の合波点までの間をアーム２１のように光路を蛇行して形成することにより、プローブ光が通過する３つの光路の長さが等しくなるので、合波してもパルスに時間差が生じないし、干渉動作も安定する。
【００２６】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態３に係る光位相変調装置１Ｃは、実施の形態１に係る光位相変調装置１のアーム５ａ、５ｂ、５ｃの出力端側に分枝部２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび分岐部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの先端にホトダイオード素子２３が追加されていることが異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
分岐部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、アーム５ａ、５ｂ、５ｃを通過して出力される光を分岐しホトダイオード素子２３に導く。
ホトダイオード素子２３は、半導体基板２に集積化されており、分岐部２２ａ、２２ｂ、２２ｃで分岐された光を電気信号に変換しアーム５ａ、５ｂ、５ｃから出力される出力光をモニタする。
【００２７】
このように各アーム５ａ、５ｂ、５ｃの動作状態をモニタすることにより、光位相変調装置１Ｃを安定に動作することができる。
また、ホトダイオード素子２３が半導体基板２に集積化されているので、光位相変調装置１Ｃの大きさが大きくならないとともに、外付けでホトダイオード素子を配置した場合に生じる結合損失がなくなるので、分岐光量を少なくしてもモニタができる。
【００２８】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態４に係る光位相変調装置１Ｄは、実施の形態３に係る光位相変調装置１Ｃにパルス光源２５が追加されていることが異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
パルス光源２５は、第１の入力導波路６の分岐前導波路６ａの入射端に接続するように半導体基板２に集積化されている。パルス光源２５は、プローブ光としてのパルス列光を発光する。
【００２９】
実施の形態３のようにパルス列光を外部光源から入射する場合は、パルス光源のモジュールを外部に配置するためモジュールの配置するスペースを確保しなければならないので、光位相変調装置１Ｃの大きさが大きくなってしまうが、パルス光源２５を半導体基板２に集積化することにより外部光源のモジュールの配置スペースが不要となり光位相変調装置１Ｄを小型化することができる。
また、外部光源の場合には、外部光源から光ファイバへの結合および光ファイバから光位相変調装置への結合において損失が生じているが、集積化することにより損失がなくなるので、パルス光源２５の駆動に要する電力を低減することができる。
【００３０】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態５に係わる光位相変調装置１Ｅは、実施の形態４に係わる光位相変調装置１Ｄに光アシスト光源２６が追加されることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態５に係る光位相変調装置１Ｅでは、半導体基板２に分岐前導波路６ａに合波する第４の入力導波路２７が形成されている。また、半導体基板２に光アシスト光源２６が集積され、光アシスト光源２６から第４の入力導波路２７に光アシスト光が入射される。光アシスト光は、強度が一定で波長が１５５１ｎｍの連続光である。
半導体光増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、プローブ光と光アシスト光が入力される。
【００３１】
このような光位相変調装置１Ｅは、半導体光増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃにプローブ光とＮＲＺ変調信号光とアシスト光とが入力されているので、プローブ光のパルス列光による半導体光増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃの自己位相変調効果を抑えることができ、波形の歪を低減する。光アシスト光がなくＮＲＺ変調信号光の強度が０の時には、キャリア密度の変化が大きいためにパルス列光の先頭が自己位相変調によって大きく歪んでいるが、光アシスト光を追加した場合には、ＮＲＺ変調信号光の強度が０の時のキャリア密度の過度の上昇を抑圧することができ、良好な光波形を得ることができる。
【００３２】
また、光アシスト光源２６が半導体基板２に集積化されているので、モジュールの小型化が可能となる。また、光ファイバ等の部品点数が少なくなるため低価格化が可能となる。また、光ファイバへの結合や光ファイバから素子への結合などでの損失がなくなるため、光アシスト光源２６からのアシスト光の光電界振幅を小さくすることができ、消費電力低下を実現できる。
【００３３】
実施の形態６．
図６は、この発明の実施の形態６に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態６に係る光位相変調装置３１は、図６に示すように、デジタル情報に基づいて電圧が可変された電気信号によりプローブ光のパルス列光を位相変調する。なお、この発明において、デジタル情報の０のとき２値位相（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ、以下ＰＳＫと略記する）変調用電気信号の電圧は零、デジタル情報の１のときＰＳＫ変調用電気信号の電圧は１であり、これらの電圧はそれぞれ、光の位相を０およびπへの変調を行う。
【００３４】
この発明の実施の形態６に係る光位相変調装置３１は、入射ポート３３、出射ポート３４、３本のアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、入射ポート３３と３本のアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃを光学的に接続する入力導波路３６、出射ポート３４と３本のアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃを光学的に接続する出力導波路３９が半導体基板２上に集積化されている。
【００３５】
入力導波路３６は、分岐前の光が通過する分岐前導波路３６ａと、３つに分岐した光が通過する分岐導波路３６ｂ、３６ｃ、３６ｄから構成される。そして、分岐前導波路３６ａが入射ポート３３に接続され、分岐導波路３６ｂ、３６ｃ、３６ｄがそれぞれアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接続される。
出力導波路３９は、合波前の光が通過する合波前導波路３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、合波した光が通過する合波導波路３９ｄから構成される。そして、合波前導波路３９ａ、３９ｂ、３９ｃがそれぞれアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接続され、合波導波路３９ｄが出射ポート３４に接続される。
【００３６】
また、実施の形態６に係る光位相変調装置３１は、３本のアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃそれぞれに配設された位相変調器４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、２本のアーム３５ｂ、３５ｃそれぞれに配設された位相調整器４１ａ、４１ｂが半導体基板２上に集積化されている。
また、実施の形態６に係る光位相変調装置３１は、２つのデジタル情報から第１のＰＳＫ変調用電気信号、第１のＰＳＫ変調用電気信号から独立した第２のＰＳＫ変調用電気信号、ＱＰＳＫ変調用電気信号を生成する理論回路４４を備える。
【００３７】
位相変調器４０ａ、４０ｃには、第１のＰＳＫ変調用電気信号と第２のＰＳＫ変調用電気信号が入力される。第１のＰＳＫ変調用電気信号と第２のＰＳＫ変調用電気信号は、独立のデジタル情報に従って電圧が可変された電気信号である。
位相変調器４０ａ、４０ｃでは、例えば、デジタル情報が０のとき、すなわちＰＳＫ変調用電気信号の電圧が０のとき、パルス列光のパルスの位相を０ラジアン、デジタル情報が１のとき、すなわちＰＳＫ変調用電気信号の電圧が１のとき、パルス列光のパルスの位相をπラジアンになる。
【００３８】
位相変調器４０ｂには、ＱＰＳＫ変調用電気信号がチャープの影響を抑制するように入力される。そして、デジタル情報が（０，０）のときパルス列光のパルスの位相を０ラジアン、デジタル情報が（１，０）のときパルス列光のパルスの位相を−π／２ラジアン、デジタル情報が（１，０）のときパルス列光のパルスの位相をπラジアン、デジタル情報が（０，１）のときパルス列光のパルスの位相をπ／２ラジアンになる。
【００３９】
位相調整器４１ａは、アーム３５ｂからの出力光の位相をアーム３５ａからの出力光
の位相に対して３π／４進むように調整する。
位相調整器４１ｂは、アーム３５ｃからの出力光の位相をアーム３５ａからの出力光の位相に対してπ／２遅れるように調整する。
【００４０】
入射ポート３３には、外部の図示しないパルス光源からプローブ光としてのパルス列光が入射される。プローブ光は、変調速度と同じ速度のパルス列光である。例えば、波長が１５５０ｎｍの光のパルス列光である。入射ポート３３に入射されたパルス列光は、入力導波路３６に沿って導波されることにより３つのパルス列光に分岐され、アーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃに導かれる。
【００４１】
アーム３５ａにおいては、分岐されたパルス列光が位相変調器４０ａに入力され、位相変調器４０ａでは、入力されるパルス列光を第１のＰＳＫ変調用電気信号により２値位相変調する。
【００４２】
また、アーム３５ｂでは、アーム３５ｂから出力する光がアーム３５ａを通過した光に対して位相が３π／４ラジアン進むように、位相変調器４０ｂから出力されるパルス列光を位相調整する。
【００４３】
アーム３５ｃでは、アーム３５ｃから出力する光がアーム３５ａを通過した光に対して位相がπ／２ラジアン遅れるように、位相変調器４０ｃから出力されるパルス列光を位相調整する。
また、アーム３５ｃでは、位相変調器４０ｃおよび位相調整器４１ｂを調整して、アーム３５ｃから出力する光がアーム３５ａを通過した光に対して平均出力光電力が同じになるようにする。
【００４４】
これにより、出射ポート３４から出力されるパルス列光は、各パルスの光電力が一定であり、位相が−３π／４ラジアン、−π／４ラジアン、π／４ラジアン、３π／４ラジアンの４値に変調された、４値位相変調信号であるＱＰＳＫ信号となって出力される。
【００４５】
２つのマッハツェンダー干渉計を用いて変調対象のプローブ光のパルス列光の位相を変調する方法では、プローブ光を４つに分岐しているが、本願のように３つに分岐することにより小型化が可能となるとともに位相変調器および位相調整器をアーム１本分少なくすることができ低消費電力化を図ることができる。
また、チャープの影響を抑制することにより、伝送特性が向上する。
また、電気信号の種類が各アーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃにおいて異なっているが、それらを抑制する理論回路を備えているので、光位相変調装置３１の最適動作が可能となる。
【００４６】
実施の形態７．
図７は、この発明の実施の形態７に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態７に係わる光位相変調装置３１Ｂは、実施の形態６に係わる光位相変調装置３１に光増幅器４５が追加されることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
このように各アーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃに光増幅器４５を追加することにより各アーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃの光電力を調整することができるので、光位相変調装置３１Ｂを最適条件で動作することができる。
なお、光電力を光増幅器４５により調整しているが、光減衰器により調整しても同様な効果が得られる。
【００４７】
実施の形態８．
図８は、この発明の実施の形態８に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態８に係る光位相変調装置３１Ｃは、実施の形態６に係る光位相変調装置３１のアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃの出力端側に分枝部２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび分岐部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの先端にホトダイオード素子２３が追加されていることが異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
分岐部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、アーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃを通過して出力される光を分岐しホトダイオード素子２３に導く。
ホトダイオード素子２３は、半導体基板２に集積化されており、分岐部２２ａ、２２ｂ、２２ｃで分岐された光を電気信号に変換しアーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃから出力される出力光をモニタする。
【００４８】
このように各アーム３５ａ、３５ｂ、３５ｃの動作状態をモニタすることにより、光位相変調装置３１Ｃを安定に動作することができる。
また、ホトダイオード素子２３が半導体基板２に集積化されているので、光位相変調装置３１Ｃの大きさが大きくならないとともに、外付けでホトダイオード素子を配置した場合に生じる結合損失がなくなるので、分岐光量を少なくしてもモニタができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光位相変調装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る光位相変調装置の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る光位相変調装置の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る光位相変調装置の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係る光位相変調装置の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係る光位相変調装置の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態７に係る光位相変調装置の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態８に係る光位相変調装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、３１、３１Ｂ、３１Ｃ  光位相変調装置、２  半導体基板、３ａ、３ｂ、３ｃ、３３  入射ポート、４、３４  出射ポート、５ａ、５ｂ、５ｃ、２１、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ  アーム、６、７、８、２７、３６  入力導波路、６ａ、３６ａ  分岐前導波路、６ｂ、６ｃ、６ｄ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ  分岐導波路、９、３９  出力導波路、９ａ、９ｂ、９ｃ、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ  合波前導波路、９ｄ、３９ｄ  合波導波路、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  半導体光増幅器、１１ａ、１１ｂ  半導体位相調整器、１４  光フィルタ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  分岐部、２３  ホトダイオード素子、２５  パルス光源、２６  光アシスト光源、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ  位相変調器、４１ａ、４１ｂ  位相調整器、４４  理論回路、４５  光増幅器。
【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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