(57)【要約】【課題】装置の簡易化を図ることができるデュオバイナリ方式光伝送装置、及び光強度変調方法の提供。【解決手段】光伝送装置１１０は、入力された２値のデータ信号Ｄを３値のデュオバイナリ信号Ｄ５に変換して出力するデータ信号処理部１１２と、該データ信号処理部１１２から入力される単一のデュオバイナリ信号Ｄ５を変調信号として用いて、光搬送波の光強度変調を行って光信号Ｐとして出力させる光強度変調器１１４であって、変調信号Ｄ５の３値のうちの中央値に対する光信号Ｐの光強度を最小とし、及び変調信号Ｄ５の他の２値のそれぞれに対する光信号Ｐの光強度を同一とするとともに、互いに位相を反転させる光強度変調器１１４と具える。【選択図】　　　図１
2004054073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された２値のデータ信号を、３値のデュオバイナリ信号に変換して出力するデータ信号処理部と、
単一の前記デュオバイナリ信号を変調信号として用いて、光搬送波の光強度変調を行って光信号として出力させる光強度変調器であって、
前記変調信号の３値のうちの中央値に対しては、当該中央値に対する前記光信号の光強度を最小とし、及び前記変調信号の他の２値のそれぞれに対しては、当該２値のそれぞれに対する前記光信号の光強度を同一とするとともに、互いに位相を反転させる光強度変調器と
を具えること
を特徴とするデュオバイナリ方式光伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデュオバイナリ方式光伝送装置において、前記光強度変調器をマッハツェンダ干渉計型（ＭＺ型）光変調器を用いて構成し、
該ＭＺ型光変調器は、
前記光搬送波が入力される２つのアーム導波路と、
電圧が印加されると、それぞれの前記アーム導波路に互いに逆方向に電界を印加し、及び一方の前記アーム導波路を通過する光と、他方の前記アーム導波路を通過する光の位相差がπとなるように、予めバイアス電圧が印加されるとともに、ピーク間電圧が半波長電圧の２倍となるような前記変調信号が入力される、前記２つのアーム導波路間に配置された１つの信号電極と
を有すること
を特徴とするデュオバイナリ方式光伝送装置。
【請求項３】
請求項１もしくは２に記載のデュオバイナリ方式光伝送装置において、前記データ信号処理部は、帯域制限された前記デュオバイナリ信号を出力すること
を特徴とするデュオバイナリ方式光伝送装置。
【請求項４】
２値のデータ信号をデータ信号処理部において３値のデュオバイナリ信号に変換して出力し、及び
単一の該デュオバイナリ信号を変調信号として光強度変調器に入力させて、該光強度変調器に入力された光搬送波の光強度変調を行って光信号として出力させ、
当該光強度変調は、
前記変調信号の３値のうちの中央値に対する前記光信号の光強度を最小にする一方、前記変調信号の他の２値のそれぞれに対する前記光信号の光強度を同一とすると同時に、互いに位相を反転させて行うこと
を特徴とする光強度変調方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光強度変調方法において、
前記光強度変調器を、前記光搬送波が入力される２つのアーム導波路を有するマッハツェンダ干渉計型（ＭＺ型）光変調器とし、
それぞれの前記アーム導波路に互いに逆方向の電界を形成するための１つの信号電極を前記２つのアーム導波路間に配置しておき、
前記信号電極に、一方の前記アーム導波路を通過する光と、他方の前記アーム導波路を通過する光の位相差がπとなるように、予めバイアス電圧を印加した状態で、
ピーク間電圧が半波長電圧の２倍である前記変調信号を入力することによって前記光強度変調を行うこと
を特徴とする光強度変調方法。
【請求項６】
請求項４もしくは５に記載の光強度変調方法において、
前記データ信号処理部において、前記変換されたデュオバイナリ信号の帯域制限が行われること
を特徴とする光強度変調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長距離・大容量光伝送システムに関し、基幹伝送等に用いられる光強度変調方法、及びこの光強度変調方法を採用した光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムでは、光強度変調−直接検波方式（ＩＭ−ＤＤ方式）が最も簡便かつ広く用いられている光伝送方式である。光強度変調としては、直接変調方式で問題とされるチャーピングを、原理的に抑圧することのできるマッハツェンダ干渉計型（ＭＺ型）光変調器を用いた外部変調方式が広く採用されている。このＭＺ型光変調器を用いた従来の光伝送装置の一例が、特開平０８−１３９６８１号公報（以下、文献１と称する）に開示されている。
【０００３】
この文献１によれば、通常、ＭＺ型光変調器から出力される２値の光強度被変調光信号は、キャリア周波数において大きなスペクトル成分を持ち、かつ、広い信号帯域を有するという特徴があり、これらの特徴は、伝送距離、伝送速度、及び伝送容量を制限する大きな要因となるので、光ネットワークを拡張する上で解決しなくてはならない課題となる。文献１には、上述した課題を解決するための光伝送装置が開示されている。
【０００４】
ここで、図５に、文献１に開示されている従来の光伝送装置１０の構成を示す。この光伝送装置１０は、データ信号処理部１２と、該データ信号処理部１２から入力される信号を用いて、半導体レーザ１６から入力される光搬送波の強度変調を行うＭＺ型光変調器１４とから構成される。
【０００５】
データ信号処理部１２は、符号変換回路１８を有している。符号変換回路１８は、排他的論理和回路（ＥＸＯＲ）２６及び１ビット遅延器２４を含むプリコーダ２０と、１ビット遅延器２４及び加算器２８を含む３ビット化回路２２とで構成される。
【０００６】
光伝送装置１０に外部から入力された２値のデータ信号Ｄは、データ信号処理部１２の符号変換回路１８のプリコーダ２０に入力される。プリコーダ２０において、ＥＸＯＲ２６には、入力信号Ｄが入力されるとともに、該ＥＸＯＲ２６から出力され、１ビット遅延器２４において遅延された信号が入力される。ＥＸＯＲ２６からは、プリコードされた出力信号Ａが出力される。
【０００７】
続いて、信号Ａは、３ビット化回路２２に入力される。３ビット化回路２２において、加算器２８には、信号Ａ及び該信号Ａが１ビット遅延器２４において遅延された信号Ｂが入力される。そして、加算器２８から、符号変換回路１８外へ、データ信号Ｄが３値化されたデュオバイナリ信号Ｄ１が出力される。
【０００８】
このデュオバイナリ信号Ｄ１はドライバアンプ３０により増幅され、増幅された信号Ｄ２は、その後、２分岐される。この２分岐されたデュオバイナリ信号のうち、一方の信号は反転回路４０に入力される。その結果、２分岐されたデュオバイナリ信号Ｄ２は、振幅が同じで互いに位相が反転した２つの、ＤＣ成分のない信号Ｄ３及びＤ´３として、データ信号処理部１２から出力され、ＭＺ型光変調器１４の信号電極に入力される。
【０００９】
次に、従来のＭＺ型光変調器１４の構成を、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図６（Ａ）はＭＺ型光変調器１４を上面から見た図であって、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すＭＺ型光変調器１４をα−α´線に沿って切断した部分の断面図である。
【００１０】
ところで、一般に広く用いられているＭＺ型光変調器は、ＬｉＮｂＯ３の電気光学的異方性基板（ＬｉＮｂＯ３基板）によって構成される変調器である。そして、通常は、基板の法線方向が電気光学効果が最大となるような結晶軸（Ｚ軸）と一致するように構成された、ＺカットＬｉＮｂＯ３基板が用いられる。図６には、ＬｉＮｂＯ３の電気光学的異方性基板５０によって構成されるＭＺ型光変調器１４を示してある。
【００１１】
この基板５０の結晶軸方向６２を、図６（Ｂ）に示す。結晶軸方向６２は、３本（ｘ、ｙ、ｚ）の直交座標で表される基板５０の主軸の方向を示している。そして、結晶軸方向６２において、ｘ−ｚ軸平面は図面と同一面上に存在することを表しているが、点線矢印で示されるｙ軸方向は、図を表す紙面の表面から裏面に向かう方向であることを表している。
【００１２】
この結晶軸方向６２に基づいて、図６（Ａ）にはｙ−ｚ軸方向、及び（Ｂ）にはｘ−ｚ軸方向が示してある。これら結晶軸方向を参照すれば、図６に示すＭＺ型光変調器１４は、結晶軸のＺ軸が基板５０平面内にあるようなＸカットＬｉＮｂＯ３基板によって構成される変調器である。
【００１３】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＭＺ型光変調器１４は、入力側光導波路５２と、該光導波路５２から分岐された、第１分岐光導波路５４ａ及び第２分岐光導波路５４ｂと、これら第１及び第２分岐光導波路５４ａ及び５４ｂが結合した一本の光導波路である出力側光導波路５６とから構成される光導波路を有している。入力側光導波路５２に、半導体レーザ１６から出力された光搬送波が入力される。そして、ＭＺ型光変調器１４に入力された光搬送波は、第１及び第２分岐光導波路５４ａ、５４ｂで分岐され、それぞれの光導波路５４ａ、５４ｂで位相変調された後、出力側光導波路５６で合流されて光強度が変調され、出力される。
【００１４】
さらに、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、従来のＭＺ型光変調器１４によれば、基板５０上に、接地電極５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、及び第１及び第２信号電極６０ａ、６０ｂが設けられる。接地電極５８ａは、第１及び第２分岐光導波路５４ａ、５４ｂ間に、これら光導波路５４ａ及び５４ｂと平行に並べて配置されている。また、第１信号電極６０ａは、第１分岐光導波路５４ａと平行に、接地電極５８ａとは反対側、すなわち光導波路５４ａの外側に設けられているとともに、この光導波路５４ａと接地電極５８ｃとの間に配置される。同様にして、第２信号電極６０ｂは、第２分岐光導波路５４ｂと平行に、接地電極５８ａとは反対側、すなわち光導波路５４ｂの外側に設けられているとともに、この光導波路５４ｂと接地電極５８ｂとの間に配置されている。すなわち、図５及び図６に示すＭＺ型光変調器１４はデュアルドライブ型の変調器である。尚、第１信号電極６０ａには図５に示すデュオバイナリ信号Ｄ３が入力されるとともに、第２信号電極６０ｂには図５に示すデュオバイナリ信号Ｄ´３が入力される。
【００１５】
ここで、既に説明したように、第１信号電極６０ａに入力されるデュオバイナリ信号Ｄ３、及び第２信号電極６０ｂに入力されるデュオバイナリ信号Ｄ´３は、振幅が同じで互いに位相が反転した交流信号である。よって、信号Ｄ３が入力された第１信号電極６０ａ及び信号Ｄ´３が入力された第２信号電極６０ｂによって、第１及び第２分岐光導波路５４ａ、５４ｂには、互いに逆方向の電界が印加される。図６（Ｂ）中、　第１及び第２信号電極６０ａ、６０ｂによって印加された電界を、各電極６０ａ、６０ｂ、５８ａ、５８ｂ、５８ｃをそれぞれ繋ぐ線として示してある。また、図６（Ｂ）中の矢印ａ１及び矢印ｂ１は、第１分岐光導波路５４ａに印加される電界の方向を示している。同様に、図６（Ｂ）中の矢印ａ２及び矢印ｂ２は、第２分岐光導波路５４ｂに印加される電界の方向を示している。
【００１６】
ここで、第１信号電極６０ａに入力されるデュオバイナリ信号Ｄ３と対応させて考えると、図６（Ｂ）中、具体的に、矢印ａ１及び矢印ａ２は、デュオバイナリ信号Ｄ３が正（＋）である場合、第１及び第２分岐光導波路５４ａ、５４ｂに印加される電界の方向を示している。また、矢印ｂ１及び矢印ｂ２は、デュオバイナリ信号Ｄ３が負（−）である場合、第１及び第２分岐光導波路５４ａ、５４ｂにそれぞれ印加される電界の方向を示している。
【００１７】
図５に示すように、データ信号Ｄが入力されると、光伝送装置１０から光強度被変調光信号である光信号Ｐが出力される。また、光伝送装置１０には、ＭＺ型光変調器１４の第１信号電極６０ａにおけるバイアス電圧を調整するための、バイアス印加回路３６が設けられている。このバイアス印加回路３６は、デュオバイナリ信号Ｄ３の中央値に対して光信号Ｐの強度が最小となるように、バイアス電圧を調整する。
【００１８】
図７に、デュオバイナリ信号Ｄ３の電圧をＭＺ型光変調器１４への印加電圧として、光信号Ｐの光強度との関係を示す。図７では、印加電圧を横軸にとり、縦軸に光信号Ｐの光強度をとったグラフを示してある。
【００１９】
デュオバイナリ信号Ｄ３が中央値をとる場合、デュオバイナリ信号Ｄ´３も中央値をとり、上述したようにバイアス電圧が調整されることにより、図７に示すＫ点に対応する光強度を有する光信号Ｐが、光伝送装置１０から出力される。
【００２０】
また、デュオバイナリ信号Ｄ３の中央値以外の他の２値に対しては、光信号Ｐの強度が最大となるように、符号変換回路１８から出力されるデュオバイナリ信号Ｄ１はドライバアンプ３０によって増幅される。さらに、上述したように信号Ｄ３が第１信号電極６０ａに入力され、及び信号Ｄ´３が第２信号電極６０ｂに入力されると、第１及び第２分岐路光導波路５４ａ、５４ｂに印加される電界は、互いに逆方向である。よって、デュオバイナリ信号Ｄ３及びＤ´３の他の２値に対しては、光信号Ｐの光強度は、図７に示すＪ点の値もしくはＬ点の値に変化し、かつ、Ｊ点とＬ点では互いに光信号Ｐの位相は反転している。
【００２１】
よって、Ｋ点の光強度を“０”とし、この値に対してＪ点もしくはＬ点の光強度を“１”とすれば、光伝送装置１０からは２値の光信号Ｐを得ることができる。尚、この光信号Ｐとデータ信号Ｄは逆相の関係にある。
【００２２】
以上説明したような従来の光伝送装置１０によれば、光信号Ｐについて、キャリア周波数成分の抑圧及び信号帯域狭窄を実現することができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
図５及び図６を参照して説明したように、従来の光伝送装置１０では、デュアルドライブ型のＭＺ型光変調器１４が用いられていた。よって、デュアルドライブ型のＭＺ型光変調器１４に入力される信号Ｄ３と信号Ｄ´３との間に位相のずれが生じると、光信号Ｐにチャープが生じ、その結果、伝送特性が劣化する。
【００２４】
このため、図５に示す光伝送装置１０では、デュオバイナリ信号Ｄ２から２分岐された信号のうち、一方の信号を移相器３８に入力し、該移相器３８において他方の信号とのタイミングの一致をとった後、反転回路４０に入力する。また、デュオバイナリ信号Ｄ２から２分岐された信号は、それぞれ、振幅調整回路３４において、振幅及び波形等を互いに一致させる制御を行った後、信号Ｄ３及び信号Ｄ´３として、ＭＺ型光変調器１４に入力させる。従って、従来のデュアルドライブ型の光伝送装置１０では、上述したような位相、振幅及び波形等の制御を行う必要があり、そのため装置の構成が繁雑になるという問題点があった。
【００２５】
よって、この問題点に鑑み、この発明の目的は、光強度被変調光信号のキャリア周波数成分の抑圧及び信号帯域狭窄を実現しつつ、上述したような位相、振幅及び波形等の制御が不要な光強度変調方法、及びこの方法を採用し、かつ装置構成の簡易化を図ることができるデュオバイナリ方式光伝送装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この発明のデュオバイナリ方式光伝送装置は、入力された２値のデータ信号を、３値のデュオバイナリ信号に変換するデータ信号処理部と、該データ信号処理部から出力された単一のデュオバイナリ信号を変調信号として用いて、光搬送波の光強度変調を行って光信号として出力する光強度変調器とを具えている。
【００２７】
そして、この発明の光伝送装置において行われる光強度変調方法によれば、単一のデュオバイナリ信号を変調信号として用いた、光搬送波の光強度変調は、変調信号の３値のうちの中央値に対する光信号の光強度を最小にする一方、変調信号の他の２値のそれぞれに対する光信号の光強度を同一とすると同時に、互いに位相を反転させて行う。
【００２８】
従来の光伝送装置では、デュアルドライブ型のＭＺ型光強度変調器を用いるため、該光変調器の駆動信号について、位相及び振幅等を制御する必要があった。一方、この発明によれば、単一のデュオバイナリ信号を変調信号として用い、光強度変調器において光搬送波の光強度変調を行う。従って、デュアルドライブ型のＭＺ型光強度変調器を用いる従来の光伝送装置と比較して、この発明の光伝送装置及び光強度変調方法によれば、従来のような光変調器の駆動信号について各制御を行うための回路が不要であり、その結果、部品を削減し、制御項目の簡易化により装置のコスト削減効果が期待できる。
【００２９】
また、この発明の光伝送装置において行われる光強度変調方法によれば、光搬送波の光強度変調は、上述したように、変調信号の３値のうちの中央値に対する光信号の光強度を最小とし、変調信号の他の２値のそれぞれに対する光信号の光強度を同一とすると同時に、互いに位相を反転させて行う。よって、この発明の光伝送装置では、キャリア周波数が抑圧され、信号帯域が狭窄された光強度被変調光信号を得ることができる。また、この光強度被変調光信号は、２値のデータ信号と逆相の関係にある。よって、この光強度被変調光信号を受信する際には、複雑なデコードをする必要が無いため、通常用いられているＩＭ−ＤＤ方式の受信器によって復調を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。尚、以下の説明に用いる各図は、この発明の実施の形態を理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎず、従って、この発明が図示例のみに限定されるものではないことは理解されたい。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については、同一の符号を付して示し、重複する説明を省略することもある。
【００３１】
この発明の実施の形態における光伝送装置１１０の構成について、図１を参照して説明する。図１に、この発明の実施の形態の光伝送装置１１０の構成を示す。この光伝送装置１１０は、入力された２値のデータ信号を３値のデュオバイナリ信号に変換するデータ信号処理部１１２と、該データ信号処理部１１２から出力された３値のデュオバイナリ信号を変調信号として用いて、半導体レーザ１６から入力される光搬送波の光強度変調を行って光信号として出力させる光強度変調器１１４とを具えている。
【００３２】
尚、この実施の形態によれば、データ信号処理部１１２は、図５を参照して既に説明した従来の光伝送装置１０のデータ信号処理部１２と同様の構成要素を有する。また、光搬送波を出力する半導体レーザ１６も図５を参照して既に説明した従来例と同様の構成を有する。よって従来と同様の構成要素については図１中、図５と同様の符号を付して示し、これらの構成要素によって行われる動作及び出力される信号について、重複する説明は省略する。
【００３３】
この実施の形態では、光強度変調器１１４はＭＺ型光変調器を用いて構成されるのが好ましい。次に、この実施の形態におけるＭＺ型光変調器１１４の構成について、図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）にＭＺ型光変調器１１４の構成を示す。図２（Ａ）はＭＺ型光変調器１１４の上面図であって、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すＭＺ型光変調器１１４をβ−β´線に沿って切断した部分に相当する図である。
【００３４】
尚、ＭＺ型光変調器１１４は、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明した従来例と同様、ＬｉＮｂＯ３基板５０によって構成されるのが最適である。この場合、図２（Ｂ）に示す、基板５０の結晶軸方向６２は、図６（Ｂ）と同様である。すなわち、この実施の形態のＭＺ型光変調器１１４は、従来と同様、ＸカットＬｉＮｂＯ３基板によって構成される変調器である。また、結晶軸方向６２に基づいて、図２（Ａ）及び（Ｂ）のそれぞれの構成に対して、結晶軸方向を示してある。
【００３５】
さらに、ＭＺ型光変調器１１４は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す構成と同様の構成を有する光導波路が設けられる。すなわち、図２（Ａ）及び（Ｂ）において、ＭＺ型光変調器１１４は、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して既に説明した、従来のＭＺ型光変調器１４と同様、入力側光導波路５２と、該光導波路５２から分岐された、第１及び第２分岐光導波路５４ａ及び５４ｂと、これら第１及び第２分岐光導波路５４ａ及び５４ｂが結合した１本の光導波路である出力側光導波路５６とから構成される光導波路を有している。ここで、図２（Ａ）に示すように、第１及び第２分岐光導波路５４ａ及び５４ｂは、入力側及び出力側光導波路５２及び５６の延長線に対し、対称的に設けられている。尚、上述したＭＺ型光変調器１１４の光導波路について、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して既に行った説明と重複する説明は省略する。また、以降、第１及び第２分岐光導波路５４ａ及び５４ｂを、それぞれＭＺ型光変調器１１４のアーム導波路とも称する。
【００３６】
この実施の形態の好適構成例によれば、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＭＺ型光変調器１１４の基板５０上には、第１及び第２接地電極１５８ａ及び１５８ｂと、１つの信号電極１６０とが設けられている。信号電極１６０は、ＭＺ型光変調器１１４の２つのアーム導波路５４ａ及び５４ｂ間に配置されている。また、第１接地電極１５８ａは、信号電極１６０と、一方のアーム導波路（第１分岐光導波路）５４ａを挟んで対向配置されている。同様にして、第２接地電極１５８ｂは、信号電極１６０と、他方のアーム導波路（第２分岐光導波路）５４ｂを挟んで対向配置されている。
【００３７】
図２（Ａ）に示す構成例では、第１及び第２接地電極１５８ａ及び１５８ｂのそれぞれの平面形状は、長方形または正方形のいずれかの矩形となっていて、それぞれの少なくとも一辺は、互いに平行な２つのアーム導波路５４ａ及び５４ｂに対して、平行に延在している。一方、信号電極１６０の平面形状の概略は、矩形状の中央部分１６０ａと、該中央部分１６０の両端部分から突出する、帯状の同一幅の突出部分１６０ｂ及び１６０ｃからなるコの字状である。そして、信号電極１６０の平面形状において、中央部分１６０ａが２つのアーム導波路５４ａ及び５４ｂ間に挟まれていて、突出部分１６０ｂ及び１６０ｃが、第１接地電極１５８ａの側辺に沿って、アーム導波路５４ａの上側に延在して設けられている。また、信号電極１６０の平面形状における中央部分１６０ａの対向する２辺は、２つのアーム導波路５４ａ及び５４ｂに平行となっている。さらに、信号電極１６０の平面形状において、一方の突出部分１６０ｂに、データ信号処理部１１２から出力される３値のデュオバイナリ信号が変調信号として入力される変調信号入力点１７０が接続され、及び他方の突出部分１６０ｃは接地される。
【００３８】
尚、上述した第１及び第２接地電極１５８ａ及び１５８ｂと信号電極１６０の配置関係は、信号電極１６０が２つのアーム導波路（第１及び第２分岐光導波路）５４ａ及び５４ｂ間に設けられていて、第１及び第２接地電極１５８ａ及び１５８ｂは、対応するアーム導波路（第１及び第２分岐光導波路）５４ａ及び５４ｂを挟んで、信号電極１６０と対向するように配置されていれば良く、その他の形状や大きさ等は、任意好適な形状や大きさとすればよい。
【００３９】
図１には、光伝送装置１１０における各部構成要素によって出力される信号を示してある。図３に、これら各信号を説明するためのタイミングチャートを示す。このタイミングチャートには、第１段目から順に、２値のデータ信号Ｄ、プリコーダ２０の出力信号Ａ、３ビット化回路２２の１ビット遅延器２４の出力信号Ｂ、３値のデュオバイナリ信号Ｄ５、及び光強度被変調光信号である光信号Ｐを示してある。
【００４０】
光伝送装置１１０は、外部から入力された電気信号であるデータ信号Ｄを、光信号Ｐに変換して出力する。そして、光伝送装置１１０は、電気信号である信号Ｄの処理を行う電気系統と、該電気系統より出力される電気信号を光信号Ｐに変換する光系統とに分けられる。
【００４１】
データ信号処理部１１２は、上述した電気系統を構成する部分である。よって、図１において、データ信号Ｄと、データ信号処理部１１２を構成する各構成要素から出力される信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｄ１、及び信号Ｄ４、さらに信号Ｄ５は、電気信号である。従って、図３のタイミングチャートには、信号Ｄ、信号Ａ、信号Ｂ及び信号Ｄ５を、各タイミングにおけるその信号電圧の状態によって示している。
【００４２】
尚、データ信号処理部１１２が有する符号変換回路１８は、図５を参照して説明した従来技術と同様の構成であり、同様の動作を行う。よって、重複する説明は省略するが、符号変換回路１８における信号Ａ及び信号Ｂは、２値の信号である。従って、図３において、データ信号Ｄ、信号Ａ及び信号Ｂは、“０”（電圧の無い状態もしくは電圧が低い状態であるローレベル）及び“１”（電圧のある状態であるハイレベル）の２値によって示される。
【００４３】
また、符号変換回路１８は既に説明したように、データ信号Ｄが３値化されたデュオバイナリ信号Ｄ１を出力する。デュオバイナリ信号Ｄ１は、ドライバアンプ３０にて増幅され、増幅された信号Ｄ４は低域通過フィルタ３２にて高調波成分が制限される。その結果、帯域制限されたデュオバイナリ信号Ｄ５がデータ信号処理部１１２より出力され、ＭＺ型光変調器１１４に、変調信号として、変調信号入力点１７０より入力される。このデュオバイナリ信号Ｄ５は交流信号である。図３において、デュオバイナリ信号Ｄ５は、“０”、“２”、及び“１”の３値によって示される。また、図３には、デュオバイナリ信号Ｄ５の、各タイミングにおける信号振幅についても併せて示してある。この実施の形態によれば、デュオバイナリ信号Ｄ５の“０”と“２”との間の電圧（ピーク間電圧）が半波長電圧（Ｖπ）の２倍となるように、符号変換回路１８から出力されるデュオバイナリ信号Ｄ１は、ドライバアンプ３０によって増幅されるのが好ましい。従って、図３において、“０”は、信号Ｄ５の信号振幅が負（−）方向の半波長電圧（−Ｖπ）である状態を示し、“２”は、信号Ｄ５の信号振幅が正（＋）方向の半波長電圧（＋Ｖπ）である状態を示し、及び“０”は信号振幅が０の状態を示す。尚、データ信号処理部１１２に入力されるデータ信号Ｄの“０”は、デュオバイナリ信号Ｄ５の“０”と“２”に対応し、データ信号Ｄの“１”は、デュオバイナリ信号Ｄ５の“１”に対応する。
【００４４】
ところで、図１において、光伝送装置１１０の光系統には、半導体レーザ１６と、ＭＺ型光変調器１１４とが含まれる。この実施の形態のＭＺ型光変調器１１４には、電気系統から単一のデュオバイナリ信号Ｄ５が、信号電極１６０に入力される。そして、ＭＺ型光変調器１１４は、単一のデュオバイナリ信号Ｄ５を変調信号として用い、半導体レーザ１６から入力される光搬送波の光強度変調を行って、光信号Ｐを出力する。
【００４５】
ここで、図３のタイミングチャートにおいて、光信号Ｐの、各タイミングにおける光強度の状態を２値で示してある。すなわち、図３のタイミングチャートでは、光信号Ｐについて、光強度が最小の状態を“０”で示し、光強度が最大の状態を“１”で示してある。また、同図において、各タイミングにおける、光信号Ｐの信号振幅及び位相についても併せて示している。光信号Ｐの位相については、位相が不定の状態を“−”で示してある。
【００４６】
この実施の形態におけるＭＺ型光変調器１１４の動作について、具体的に図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ａ）は、ＭＺ型光変調器１１４の第１及び第２分岐光導波路５４ａ及び５４ｂのそれぞれの光導波路を通過する光の位相を説明するための図である。また、図４（Ｂ）は、デュオバイナリ信号Ｄ５の電圧を、ＭＺ型光変調器１１４への印加電圧として、光信号Ｐの光強度との関係を示す図である。尚、図４（Ｂ）は、図７と同様に、印加電圧を横軸にとり、縦軸に光信号Ｐの光強度をとったグラフである。
【００４７】
図４（Ａ）に、第１分岐光導波路５４ａを通過する光の位相を表す第１単位ベクトル４０１ａを、直線のベクトルで表し、及び第２分岐光導波路５４ｂを通過する光の位相を表す第２単位ベクトル４０１ｂを、点線のベクトルで表す。これらベクトルの関係については後述する。これらの第１及び第２単位ベクトル４０１ａ及び４０１ｂが変化するとき、その軌跡は、該単位ベクトル４０１ａ及び４０１ｂの長さを半径とする円４０３となる。
【００４８】
この実施の形態において、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す構成を有するＭＺ型光変調器１１４の信号電極１６０に電圧が印加されると、第１及び第２分岐光導波路（アーム導波路）５４ａ及び５４ｂのそれぞれには、信号電極１６０によって、互いに逆方向の電界が形成される。図２（Ｂ）中、　信号電極１６０によって形成された電界を、各電極１６０、１５８ａ、１５８ｂをそれぞれ繋ぐ曲線で示してある。
【００４９】
そして、図１に示すように、光伝送装置１１０には、ＭＺ型光変調器１１４の信号電極１６０におけるバイアス電圧を調整するためのバイアス印加回路３６が設けられている。この実施の形態において、バイアス印加回路３６は、変調信号Ｄ５の中央値“１”に対して、光信号Ｐの光強度が最小となるようにバイアス電圧を調整する。すなわち、ＭＺ型光変調器１１４において、変調信号Ｄ５が入力されないとき、信号電極１６０には、一方のアーム導波路（第１分岐光導波路）５４ａを通過する光と、他方のアーム導波路（第２分岐光導波路）５４ｂを通過する光の位相差がπとなるように、バイアス電圧が印加される。このとき、図４（Ａ）において、第１単位ベクトル４０１ａと第２単位ベクトル４０１ｂは、円４０３の中心から円周上に向かう、互いに逆方向のベクトルとなる。
【００５０】
光信号Ｐの光強度は、第１及び第２単位ベクトル４０１ａ及び４０１ｂの合成ベクトルの大きさで表される。よって、変調信号Ｄ５が中央値“１”をとる場合、光信号Ｐの光強度は最小値となる。このときの光強度は、図４（Ｂ）においてＯ点で示される値である。従って、図３のタイミングチャートにおいて、変調信号Ｄ５が中央値“１”をとる場合、この変調信号Ｄ５の値に対応する光信号Ｐの値は“０”となり、位相は不定の状態を表す“−”となる。
【００５１】
また、図２（Ｂ）中には、信号電極１６０に変調信号Ｄ５が印加されたときの、第１分岐光導波路（アーム導波路）５４ａに形成される電界の方向を、直線矢印ａ’１及び点線矢印ｂ’１によって示してある。同様に、図２（Ｂ）中の直線矢印ａ’２及び点線矢印ｂ’２は、信号電極１６０に変調信号Ｄ５が印加されたとき、第２分岐光導波路（アーム導波路）５４ｂに形成される電界の方向を示している。
【００５２】
ここで、既に説明したように、変調信号Ｄ５は交流信号である。図２（Ｂ）に示す直線矢印ａ’１及び直線矢印ａ’２は、図３に示すタイミングチャートにおける変調信号Ｄ５の値が“２”のとき、すなわち、正（＋）の交流信号が信号電極１６０に印加された場合、第１及び第２分岐光導波路（アーム導波路）５４ａ及び５４ｂにそれぞれ形成される電界の方向を示している。この場合、図２（Ｂ）に示すように、直線矢印ａ’１は基板５０のｚ軸方向と同方向となり、及び直線矢印ａ’２は基板５０のｚ軸方向とは逆方向となる。
【００５３】
既に説明したように、変調信号Ｄ５のピーク間電圧は、半波長電圧Ｖπの２倍である。ここで、図３のタイミングチャートにおいて、変調信号Ｄ５の値が“１”から“２”に変化する場合、信号電極１６０には正（＋）方向の半波長電圧＋Ｖπが印加され、第１及び第２分岐光導波路（アーム導波路）５４ａ及び５４ｂには、それぞれ正（＋）方向の半波長電圧＋Ｖπの２分の１（すなわち＋Ｖπ／２）が印加される。
【００５４】
変調信号Ｄ５が“１”の値をとる場合は、既に説明したように、図４（Ａ）において、第１単位ベクトル４０１ａと第２単位ベクトル４０１ｂは、円４０３の中心から円周上に向かう、互いに逆方向のベクトルとなる。そして、変調信号Ｄ５が“１”から“２”に変化するとき、図４（Ａ）の時計回りの実線矢印４０５ａで表されるように、第１単位ベクトル４０１ａの位相は、−（π／２）だけ変化する。また、このとき、図４（Ａ）の反時計回りの点線矢印４０５ｂで表されるように、第２単位ベクトル４０１ｂの位相は、π／２だけ変化する。その結果、図４（Ａ）に示すように、第１及び第２単位ベクトル４０１ａ及び４０１ｂの合成ベクトルの位相は“０”となり、その大きさは最大となる。
【００５５】
よって、変調信号Ｄ５の値が“２”をとる場合、光信号Ｐの光強度は、図４（Ｂ）におけるＭ点で示される最大の値をとる。このとき、図３のタイミングチャートにおいて、光信号Ｐの光強度は“１”となり、光信号Ｐの位相は“０”となる。
【００５６】
次に、変調信号Ｄ５の値が“０”のとき、すなわち、負（−）の交流信号が信号電極１６０に印加される場合、図２（Ｂ）において、第１及び第２分岐光導波路（アーム導波路）５４ａ及び５４ｂにそれぞれ印加される電界の方向は、点線矢印ｂ’１及び点線矢印ｂ’２によって示される。この場合、図２（Ｂ）に示すように、点線矢印ｂ’１は基板５０のｚ軸方向と逆方向となり、及び点線矢印ｂ’２は基板５０のｚ軸方向と同方向となる。
【００５７】
上述した交流信号Ｄ５が正（＋）方向の場合と同様にして考えると、図３のタイミングチャートにおいて、変調信号Ｄ５の値が“１”から“０”に変化した場合、第１及び第２分岐光導波路５４ａ、５４ｂには、それぞれ負（−）方向の半波長電圧−Ｖπの２分の１（すなわち−Ｖπ／２）が印加される。
【００５８】
図４（Ａ）において、変調信号Ｄ５が“１”の場合、既に説明したような状態にある第１単位ベクトル４０１ａの位相は、変調信号Ｄ５の値が“１”から“０”に変化したとき、反時計回りの二点鎖線矢印４０７ａで表されるように、π／２だけ変化する。また、このとき、変調信号Ｄ５が“１”の場合、既に説明したような状態にある第２単位ベクトル４０１ｂの位相は、図４（Ａ）の時計回りの一点鎖線矢印４０７ｂで表されるように、−（π／２）だけ変化する。このとき、図４（Ａ）に示すように、第１及び第２単位ベクトル４０１ａ及び４０１ｂの合成ベクトルの位相は“π”となり、その大きさは最大となる。
【００５９】
よって、変調信号Ｄ５の値が“０”をとる場合、光信号Ｐの光強度は、図４（Ｂ）におけるＮ点で示される最大の値をとる。このとき、図３のタイミングチャートにおいて、光信号Ｐの光強度は“１”となり、光信号Ｐの位相は“π”となる。
【００６０】
以上説明したように、この実施の形態によれば、ＭＺ型光強度変調器１１４において、単一のデュオバイナリ信号Ｄ５を変調信号として用いて、光搬送波の光強度変調を行う。この光強度変調によれば、上述したＭＺ型光変調器１１４の動作によって、変調信号Ｄ５の中央値“１”に対する光信号Ｐの光強度を最小とし、及び変調信号Ｄ５の他の２値のそれぞれに対する光強度を同一とするとともに、互いに位相を反転させる。
【００６１】
従って、デュアルドライブ型のＭＺ型光強度変調器を用いる従来の光伝送装置と比較して、この実施の形態における光伝送装置１１０及び光強度変調方法では、従来のような光変調器の駆動信号について各制御を行うための回路が不要であり、その結果、部品数の削減とともに、制御項目の簡易化により、装置の製造コストの削減が期待できる。
【００６２】
また、この実施の形態によれば、光伝送装置１１０では、キャリア周波数が抑圧され、しかも信号帯域が狭窄された光強度被変調光信号Ｐを得ることができる。この光強度被変調光信号Ｐは、２値のデータ信号Ｄと逆相の関係にある。よって、この光強度被変調光信号Ｐを受信する際には、複雑なデコードをする必要が無いため、通常用いられているＩＭ−ＤＤ方式の受信器によって復調を行うことができる。
【００６３】
さらに、低域通過フィルタ３２において、変調信号Ｄ５の信号帯域を制限することにより、光伝送装置１１０から出力される光信号Ｐは、光ファイバ等での波長分散に対して、伝送特性が向上する。尚、この実施の形態によれば、４０Ｇｂｐｓの信号に対して、２０ＧＨｚ程度の遮断周波数をもつ低域通過フィルタ３２を用いるのが好ましい。
【００６４】
ところで、上述した実施の形態では、この発明を、特定の材料を使用し、特定の条件で構成した例について説明したが、この発明は、多くの変更及び変形を行うことができる。例えば、上述した実施の形態において、光伝送装置１１０のプリコーダ２０をＥＸＯＲ２６を用いて構成する例を説明したが、この発明では、ＥＸＯＲ２６のかわりにＥＸＮＯＲを用いることもできる。また、上述した実施の形態において、ＭＺ型光変調器１１４を構成する基板５０として、ＸカットＬｉＮｂＯ３基板に限られず、電気光学効果をもつ所望の結晶を用いることもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光伝送装置及び光強度変調方法によれば、単一のデュオバイナリ信号を変調信号として用いて、該変調信号の中央値に対する光信号の光強度を最小とし、及び変調信号の他の２値のそれぞれに対する光信号の光強度を同一とするとともに、互いに位相を反転させて、光搬送波の光強度変調を行う。従って、従来の光伝送装置で行われる、２分岐された変調信号の、位相、振幅及び波形等を一致させる制御はもとより、該制御のための回路が不要であり、その結果、この発明の光伝送装置及び光強度変調方法では、部品を削減し、制御項目の簡易化により装置の製造コスト削減効果が期待できる。
【００６６】
また、この発明の光強度変調方法によって、光伝送装置から出力された光強度被変調光信号を受信する際には、複雑なデコードをする必要が無いため、通常用いられているＩＭ−ＤＤ方式の受信器によって復調を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における光伝送装置の構成を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態におけるＭＺ型光変調器の、（Ａ）は上面図であって、（Ｂ）は断面図である。
【図３】この発明の実施の形態における光伝送装置及び光強度変調方法について説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図４】（Ａ）は、この発明の実施の形態におけるＭＺ型光変調器の２つのアーム導波路を通過する光の位相について説明するための図であって、（Ｂ）は、この発明の実施の形態におけるＭＺ型光変調器の出力信号の光強度と、信号電極の印加電圧との関係を示す図である。
【図５】従来の光伝送装置の構成を説明するための図である。
【図６】従来のＭＺ型光変調器の、（Ａ）は上面図であって、（Ｂ）は断面図である。
【図７】従来のＭＺ型光変調器の出力信号の光強度と、信号電極の印加電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０、１１０：デュオバイナリ方式光伝送装置
１２、１１２：データ信号処理部
１４、１１４：ＭＺ型光変調器
１６：半導体レーザ
１８：符号変換回路
２０：プリコーダ
２２：３ビット化回路
２４：１ビット遅延器
２６：排他的論理和回路
２８：加算器
３０：ドライバアンプ
３２：低域通過フィルタ
３４：振幅調整回路
３６：バイアス印加回路
３８：移相器
４０：反転回路
５０：電気光学的異方性基板
５２：入力側光導波路
５４ａ：第１分岐光導波路
５４ｂ：第２分岐光導波路
５６：出力側光導波路
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ：接地電極
６０ａ：第１信号電極
６０ｂ：第２信号電極
６２：結晶軸方向
１５８ａ：第１接地電極
１５８ｂ：第２接地電極
１６０：信号電極
１７０：変調信号入力点
４０１ａ：第１単位ベクトル
４０１ｂ：第２単位ベクトル
４０３：第１及び第２単位ベクトルの軌跡
【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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