(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される電気信号に基づき２値の振幅変調された変調光信号を発生する２個の光変調信号発生手段と、
前記２個の光変調信号発生手段のうち一方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度を制御信号に基づき制御する光強度制御手段と、
前記２個の光変調信号発生手段のうち他方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度と前記光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度とを検出する２個の光強度検出手段と、
前記２個の光強度検出手段それぞれの検出信号を受けて、前記他方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度と前記光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度とを比較した結果に基づいて、前記光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度が所定値となるようにする前記制御信号を前記光強度制御手段に出力する制御手段と、
前記他方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号と前記光強度制御手段で制御された変調光信号とを合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段と、
を具備することを特徴とする多値変調装置。
【請求項２】
前記光強度制御手段は、前記一方の光変調信号発生手段に入力される電気信号のレベルを前記制御信号に基づき調整する可変電気信号減衰器である、または、前記一方の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の光強度を前記制御信号に基づき調整する可変光減衰器であることを特徴とする請求項１に記載の多値変調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信システムで用いる多値変調装置に関わり、特に、超高速光通信システムあるいは大容量光通信システムで用いるのに好適な多値変調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムに対する伝送容量の拡大要請に対応するため、波長多重伝送システムの開発が進められている。波長多重システムの容量は、１波長あたりの伝送容量と波長数との積となるので、１波長あたりの伝送容量拡大と波長数増大とが求められている。
【０００３】
１波長あたりの伝送容量としては、これまで１０Ｇｂｐｓまでが実用化されており、４０Ｇｂｐｓの実現に向けた開発が進められている。しかし、光変調器、光変調器ドライバ、フォトダイオードなどの光電子デバイス、電子回路の応答速度は有限であり、応答速度を上昇することは容易ではない。そこで、デバイス応答速度に制限されない通信方式への期待が高まっている。その一つの方式は、振幅変調多値符号化通信方式（以下、「多値変調方式」という）である。
【０００４】
例えば、２値の１０Ｇｂｐｓ信号の場合、１ビットに与えられるタイムスロット幅は１００ｐｓである。２つの１０Ｇｂｐｓの２値符号を一つの４値符号に変換した場合、同一のタイムスロット幅１００ｐｓで２ビットを表現することができるので、デバイスの応答速度を上げることなく２０Ｇｂｐｓが実現できる。
【０００５】
さらに、４つの１０Ｇｂｐｓの２値符号を一つの１６値符号に変換した場合、タイムスロット幅１００ｐｓで４ビットを表現することができるので、４０Ｇｂｐｓの伝送容量が実現される。このように、多値変調方式は、デバイスの応答速度に制限されることなく伝送容量を拡大できる有望な方式である。
【０００６】
波長多重伝送システムにおいて波長数を増大するためには、隣接波長間の間隔を狭くすることが求められる。波長間隔を制限する要因は、光源の安定度、光合分波器の波長精度、変調スペクトル幅などである。なかでも変調スペクトル幅は本質的な問題となる。変調スペクトルの半値幅の目安は、タイムスロット幅の逆数で与えられる。
【０００７】
例えば、１０Ｇｂｐｓの２値符号を光強度変調信号に変換すると、光スペクトル幅は約２０ＧＨｚ（約０．１６ｎｍ）に広がってしまう。そのため、２値の光強度変調信号を用いる場合には、波長間隔を０．１６ｎｍ以下にすることは難しい。
【０００８】
伝送容量を落とすことなく光スペクトル幅を狭くする方法としても、多値変調方式は有望な手法である。上述の通り、多値変調方式では、タイムスロット幅を狭くすることなく大容量が実現できる。例えば４値符号を用いると、２値符号を用いた場合の半分の光スペクトル幅で同一の容量を実現することができる。このように、多値変調方式は波長多重システムにおける波長間隔狭窄化にとっても有望な方式であるといえる。
【０００９】
さらに、光スペクトル幅の狭窄化は、光ファイバ伝送における波長分散の影響に対しても有利となる。波長分散とは、波長による伝送速度の差のことであり、パルスの歪の原因となるものである。光スペクトル幅が狭ければ光信号に含まれる波長範囲も狭くなるのでパルス歪は小さくなる。そのため、多値変調方式は、光ファイバ伝送において問題となる波長分散の影響に対しても有利であることが期待できる。
【００１０】
図１０は、従来の多値変調装置の構成例１を示すブロック図である。多値変調技術は、例えば、文献「Sheldon Waklin and Jan Conradi, "Multilevel Signaling for Increasing the Reach of 10Gb/s Lightwave Systems", Journal of Lightwave technology, Vol.17, No.11, pp.2235-2248, 1999」に紹介されている。図１０はこの文献に紹介されている、多値変調光信号の生成手段を書き直したものである。
【００１１】
図１０において、この多値変調装置は、それぞれほぼ同一振幅の２値符号信号を発生する２値符号発生手段６０，６１と、２値符号発生手段６１の出力レベルを約半分に減衰させる減衰器６２と、２値符号発生手段６０の出力と減衰器６２との出力を電力合成するパワー合成器６３と、パワー合成器６３の出力を光信号へ変換する電気・光変換手段（Ｅ／Ｏ）６４とを備えている。
【００１２】
つぎに、図１１を用いて動作を説明する。図１１（ａ）は、２値符号発生手段６０の出力波形を示し、図１１（ｂ）は、減衰器６２の出力波形を示している。これらの信号がパワー合成器６３によって加算された結果、図１１（ｃ）に示すような４値符号の信号が得られる。この４値符号の電気信号が電気・光変換手段６４によって同一波形の光信号に変換される。
【００１３】
しかし、図１０に示す構成では、歪なく電気信号を加算するパワー合成器６３を得ることが難しく、また、得られた４値符号の電気信号を歪なく光信号に変換する電気・光変換手段６４を得ることも容易ではない。実用化されている多くの電気・光変換手段は、非線形な応答特性を持っているので、変換時に歪が生じてしまうためである。そのため、波形歪が小さな多値変調光信号を得ることは難しいという問題がある。
【００１４】
そこで、現実的に歪が少ない多値変調光信号を得る方法として、例えば図１２に示すように、電気信号を加算するのではなく、光信号を加算する方法が提案されている。図１２は、従来の多値変調装置の構成例２を示すブロック図である。なお、図１２は、特開昭６３−５６３３号公報（光多値通信方式）に開示された構成を書き直したものである。
【００１５】
図１２において、この多値変調装置は、それぞれ出力振幅が異なる２値の強度変調光信号を出力する光変調信号発生手段７０，７１と、光変調信号発生手段７０，７１が出力する２値の強度変調光信号を合波する光合波器７２とを備えている。
【００１６】
つぎに、図１１を用いて動作を説明する。例えば、光変調信号発生手段７０が図１１（ａ）に示す波形の変調光信号を出力し、光変調信号発生手段７１が図１１（ｂ）に示す波形の変調光信号を出力した場合に、光合波器７２からは、図１１（ｃ）に示すような４値の多値変調光信号を得ることができる。この方法では、信号の加算が光合波器によって行われるために信号の歪が生じ難く、理想的な信号波形が得られるという利点がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示した構成では、光信号の合波に伴うビートノイズ発生を抑圧するためには、光変調信号発生手段７０，７１が出力する波長を異なる値とするか、若しくは偏波を直交させなければならないという制限がある。このとき、波長を異なるものとすると、波長多重システムへの適用が難しくなってしまう。また、偏波の直交性は必ずしも長距離伝送においては保障されないという問題がある。
【００１８】
また、二つの２値符号光信号の加算に際しては、一方の振幅は他方の半分になるように制御されなければならないが、上記公報では、制御する手法は検討されていない。さらに、加算に際しては、振幅が変化するタイミングが一致するように二つの２値符号光信号の位相が制御されなければならないが、同様に上記公報では、制御手段は示されていない。
【００１９】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、多値変調光信号のレベル間隔を所定値に安定的に制御でき、振幅が変化するタイミングが異なる場合にそれらの位相を揃えることができる多値変調装置を得ることを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき２値の振幅変調された変調光信号を発生するＮ＋１（Ｎ≧１）個の光変調信号発生手段と、前記Ｎ＋１個の光変調信号発生手段におけるＮ個の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の光強度を制御信号に基づき制御するＮ個の光強度制御手段と、前記Ｎ＋１個の光変調信号発生手段における前記Ｎ個の光変調信号発生手段を除く１個の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度と前記Ｎ個の光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度とを検出するＮ＋１個の光強度検出手段と、前記Ｎ＋１個の光強度検出手段それぞれの検出信号を受けて、前記１個の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度を基準に、前記Ｎ個の光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度がそれぞれ所定値となるようにする前記制御信号を、前記Ｎ個の光強度制御手段のそれぞれに出力する制御手段と、前記１個の光変調信号発生手段が出力する変調光信号と前記Ｎ個の光強度制御手段で制御されたＮ個の変調光信号とを合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、Ｎ＋１（Ｎ≧１）個の光変調信号発生手段が発生する変調光信号のうち、１個の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の光強度を直接検出し、残りのＮ個の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の光強度については、Ｎ個の光強度制御手段がそれぞれ操作した変調光信号の光強度を検出する。このように検出されたＮ＋１個の光強度信号において、直接検出した光強度信号を基準に、Ｎ個の光強度信号のそれぞれが所定値となるように、Ｎ個の光強度制御手段のそれぞれを制御する。これにより、光合波手段から出力される多値変調光信号の各レベル間隔が等間隔の状態で、あるいは不等間隔の状態で、安定的に維持される。
【００２２】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、前記Ｎ個の光強度制御手段は、前記Ｎ個の光変調信号発生手段それぞれに入力される電気信号のレベルを前記制御信号に基づき調整する可変電気信号減衰器である、または、前記Ｎ個の光変調信号発生手段それぞれが発生する変調光信号の光強度を前記制御信号に基づき調整する可変光減衰器であることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、Ｎ個の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の光強度が、Ｎ個の光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御される。
【００２４】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき２値の振幅変調された変調光信号を発生する複数の光変調信号発生手段と、前記複数の光変調信号発生手段が出力する変調光信号を合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段と、前記光合波手段が出力する多値変調光信号の光強度に応じて透過率が非線形的に変化し、不等間隔の多値変調光信号を出力する非線形光媒体と、を具備することを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、光合波手段から出力される多値変調光信号が、非線形光媒体に入力することにより、不等間隔の多値変調光信号へ変換される。
【００２６】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき２値の振幅変調された変調光信号を発生する複数の光変調信号発生手段と、前記複数の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の波長とは異なる波長λの光信号を出力する光源と、前記複数の光変調信号発生手段が出力する変調光信号と前記光源が出力する波長λの光信号とを受けて、多値変調光信号と波長λの光信号を出力する光合波手段と、前記光合波手段が出力する多値変調光信号及び波長λの光信号の光強度に応じて透過率が非線形的に変化することにより波長λの光信号を多値変調光信号によって多値変調する光変調操作が行われる非線形光媒体とを具備することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、光合波手段から出力される多値変調光信号及び波長λの光信号が非線形光媒体に入力することにより、非線形光媒体において、入力する光信号の光強度に応じて透過率が非線形的に変化することにより波長λの光信号を多値変調する光変調操作が行われる。したがって、非線形光媒体からは、波長λの多値変調光信号を含む光信号が出力される。
【００２８】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、前記非線形光媒体の出力から波長λの多値変調光信号を取り出す光フィルタを具備することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、光フィルタにより非線形光媒体の出力から波長λの多値変調光信号が取り出される。ここで得られる多値変調光信号は、一定波長（λ）、一定偏波の光信号である。
【００３０】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき２値の振幅変調された変調光信号を発生する複数の光変調信号発生手段と、前記複数の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の遅延量を制御信号に基づき制御する複数の遅延手段と、前記複数の遅延手段により遅延操作された各変調光信号を合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段と、前記光合波手段から出力された多値変調光信号の一部を電気信号に変換する光・電気変換手段と、前記複数の変調光信号発生手段にそれぞれ入力される電気信号と前記光・電気変換手段から出力される電気信号との相関を検出し、検出した相関値に基づき前記制御信号を出力する複数の制御手段とを具備することを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、複数の光変調信号発生手段にそれぞれ入力される電気信号の位相が互いに異なる場合において、入力される電気信号と光変調信号発生手段が発生する変調光信号との相関が取られ、位相が一致するように遅延手段が制御される。その結果、光合波手段からは、位相が揃った多値変調光信号が出力される。
【００３２】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、前記複数の遅延手段は、前記複数の光変調信号発生手段それぞれに入力される電気信号を前記制御信号に基づき遅延操作する可変電気信号遅延器である、または、前記複数の光変調信号発生手段それぞれが発生する変調光信号を前記制御信号に基づき遅延操作する可変光遅延器であることを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、複数の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の遅延量が、複数の光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる多値変調装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である多値変調装置の構成を示すブロック図である。図１において、この多値変調装置は、光変調信号発生手段１０，１１と、可変光減衰器１２と、光強度検出手段１３，１４と、減衰器１５と、比較器１６と、光合波器１７とを備えている。
【００３６】
光変調信号発生手段１０，１１は、それぞれ、入力される電気信号に基づいて２値の振幅変調光信号を互いに異なる波長または偏波で発生するようになっている。光変調信号発生手段１０，１１は、光送信機で用いられている一般的な光変調器で構成されている。
【００３７】
光変調信号発生手段１０が発生する変調光信号は、可変光減衰器１２に入力している。可変光減衰器１２は、外部から印加される制御信号に基づいて減衰量あるいは利得が変化するデバイスにより構成されている。図示例では、可変光減衰器１２は、光変調信号発生手段１０が発生する変調光信号に、比較器１６から印加される制御信号に基づく所定量の減衰操作を加えて光強度検出手段１３と光合波器１７とに出力している。
【００３８】
一方、光変調信号発生手段１１が発生する変調光信号は、光強度検出手段１４と光合波器１７とに入力している。光強度検出手段１３，１４は、それぞれフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどで構成され、入力する光信号の強度に応じたレベルの検出信号を出力する。光強度検出手段１３は、可変光減衰器１２の出力光強度を検出し、その検出信号を比較器１６の正相入力端「＋」に出力している。また、光強度検出手段１４は、光変調信号発生手段１１が発生する変調光信号の光強度を検出し、その検出信号を減衰器１５に出力している。
【００３９】
減衰器１５は、光強度検出手段１４が出力する検出信号に一定量の減衰操作を加えて比較器１６の逆相入力端「−」に出力している。比較器１６は、光強度検出手段１３の出力レベルと減衰器１５の出力レベルとの大小関係に応じて可変光減衰器１２への制御信号を操作する。これにより、光合波器１７から波長または偏波が異なる４値変調光信号が出力される。
【００４０】
つぎに、以上のように構成される多値変調装置の動作を図１〜図３を用いて説明する。なお、図２は、レベル間隔が等しい４値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。図３は、レベル間隔が等しくない４値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。
【００４１】
この実施の形態１では、図２（ｃ）に示すようにレベル間隔が等しい４値変調光信号を得ることも、図３（ｃ）に示すようにレベル間隔が等しくない４値変調光信号を得ることもできる。このとき、得られる４値変調光信号の各レベル間隔を一定値に安定化することができるようになっている。
【００４２】
まず、図２（ｃ）に示すようなレベル間隔が等しい４値変調光信号を得るためには、光合波器１７へ入力される変調光信号は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、振幅比が２：１となっていなければならない。そこで、図１において、光変調信号発生手段１１から直接光合波器１７へ入力される変調光信号の光強度を「２」とした場合に、光変調信号発生手段１０から可変光減衰器１２を介して光合波器１７へ入力される変調光信号の光強度を「１」とする場合を考える。
【００４３】
光変調信号発生手段１０，１１は、それぞれ任意の光強度で２値の振幅変調光信号を発生しているとしてよいが、説明を容易にするため、ここではほぼ等しい光強度で２値の振幅変調光信号を発生しているとする。
【００４４】
光変調信号発生手段１０から可変光減衰器１２を介して光合波器１７へ入力される変調光信号の光強度は、光強度検出手段１３によって検出され、比較器１６の正相入力端「＋」に入力される。
【００４５】
一方、光変調信号発生手段１１から直接光合波器１７へ入力される変調光信号の光強度は、光強度検出手段１４によって検出され、減衰器１５を介して比較器１６の逆相入力端「−」に入力される。このとき、減衰器１５は、光強度検出手段１４によって検出された検出強度を５０％に減衰するように設定されている。
【００４６】
その結果、比較器１６では、光強度検出手段１３によって検出された検出強度の方が強い場合には、可変光減衰器１２の減衰量を大きくする制御信号を出力する。一方、比較器１６では、光強度検出手段１４によって検出され減衰器１５によって５０％に減衰された強度の方が強い場合には、可変光減衰器１２の減衰量を小さくする制御信号を出力することが行われる。
【００４７】
このようなフィードバック制御が行われることによって、光合波器１７から出力される４値変調光信号の各レベル間隔を等間隔に安定化することができる。
【００４８】
また、図３（ｃ）に示すようにレベル間隔が等しくない４値変調光信号を得るためには、光合波器１７へ入力される変調光信号は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、振幅比が例えばＸ＋Ｙ：Ｘとなっていなければならない。
【００４９】
図２に示した例では、Ｘ＝Ｙの場合と考えることができるので、図３に示すＸ≠Ｙの場合にも、上記と同様の手法が適用でき、減衰器１５の減衰量を調整することによって、Ｘ、Ｙそれぞれのレベル間隔を調整し、安定化することができる。このような不等間隔の４値変調光信号は、後述するように、光増幅器を用いるシステムやアバランシェフォトダイオードを用いるシステムなどで有益である。
【００５０】
ここでは、４値変調光信号の各レベル間隔を安定化する場合を説明したが、光変調信号発生手段、可変光減衰器の数を増加し、各可変光減衰器への制御手段を設けることによって４値以上の多値変調信号の各レベル間隔を安定化することもできる。
【００５１】
また、可変光減衰器１２を用いて光変調信号発生手段１０の出力光強度を制御する方法を示したが、光変調信号発生手段１０へ入力する信号レベルを制御する方法を使うこともできる。この場合には、可変光減衰器１２を省略し、光変調信号発生手段１０の入力段に可変電気信号減衰器を設け、この可変電気信号減衰器の減衰量を比較器１６から制御信号で制御する構成となる。この構成においても、４値以上の多値変調信号の各レベル間隔を安定化することができる。
【００５２】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２である多値変調装置の構成を示すブロック図である。なお、図４では、図１で示した構成要素と同一となる要素には、同一の符号を付してある。この点は、以下の各実施の形態において同じである。
【００５３】
図４において、この多値変調装置は、入力される電気信号に基づいて２値の振幅変調光信号を互いに異なる波長あるいは偏波で発生する光変調信号発生手段１０，１１と、光変調信号発生手段１０，１１が出力する変調光信号を合波する光合波器１７と、光合波器１７が出力する合波された多値変調光信号を受ける非線形光媒体２１とを備えている。
【００５４】
非線形光媒体２１は、入力される光信号強度に応じて挿入損失あるいは利得が変化することにより透過率が非線形的に変化するデバイス、例えば半導体光変調器や半導体光増幅器などで構成されている。
【００５５】
つぎに、以上のように構成される多値変調装置の動作を図５を用いて説明する。なお、図５は、非線形光媒体２１の動作を説明する図である。図５において、（ａ）は、光合波器１７から出力される４値変調光信号を示す図である。ここでは、図２に示すように各レベルが等間隔である場合を想定している。（ｂ）は、非線形光媒体２１の入出力特性を示す図である。（ｃ）は、非線形光媒体２１から出力される不等間隔の４値変調光信号を示す図である。
【００５６】
図５（ｂ）に示されているように、非線形光媒体２１は、光入力強度が強いと挿入損失がより小さくなり、入力光強度が弱いと挿入損がより大きくなる特性を有している。そのため、入力強度が小さい場合には出力光強度はより小さくなり、入力光強度が大きい場合には出力光強度はより大きくなる。
【００５７】
したがって、図５（ａ）に示すような４値変調光信号を図５（ｂ）の入出力特性をもつ非線形光媒体２１に入力すると、図５（ｃ）のような不等間隔の４値変調光信号が得られる。ここで得られた４値変調光信号はX＞Y＞Zとなっている。
【００５８】
ここでは、不等間隔の４値変調光信号を得る場合を説明したが、光変調信号発生手段の数を増加することによって４値以上の不等間隔多値変調光信号を得ることができる。
【００５９】
このような不等間隔の多値変調光信号は、光増幅器を用いるシステムやアバランシェフォトダイオードを用いるシステムなどで有益である。これらを用いるシステムでは、雑音レベルが信号振幅に比例して大きくなるので、信号対雑音比を確保するためにX＞Y＞Zなる関係が必要になることが知られている。
【００６０】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３である多値変調装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、図４に示した構成において、光合波器１７と非線形光媒体２１との間に、光合波器３１及び光合波器３１に波長λの光信号を出力する光源３２が設けられ、さらに非線形光媒体２１の出力を受ける光フィルタ３３が設けられている。ここで、光源３２が出力する光信号の波長λは、光変調信号発生手段１０，１１が出力する変調光信号の波長とは異なるものとする。また、光フィルタ３３は、波長λの光信号を通すように作製されている。
【００６１】
光合波器３１から出力される多値変調光信号の光強度によって非線形光媒体２１の挿入損は上述の通り変化するので、非線形光媒体２１は一種の光変調器として機能する。つまり、光源３２からの波長λの光信号と光合波器１７からの多値変調光信号とが光合波器３１にて合波され、非線形光媒体２１に入力すると、非線形光媒体２１にて、波長λの光信号が多値変調光信号により変調されることになる。それを光フィルタ３３に通すことによって波長λの多値変調光信号のみを取り出すことができる。この波長λの多値変調光信号は、光変調信号発生手段１０，１１から出力される変調光信号の偏波とも無関係な一定の偏波を有している。
【００６２】
ところで、光信号の合波に伴うビートノイズ発生を抑圧するためには、光変調信号発生手段１０，１１が出力する波長あるいは偏波を直交させなければならないという制限がある。この場合、波長を異なるものにすると、波長多重システムへの適用が難しくなってしまう。一方、偏波の直交性は必ずしも長距離伝送においては保障されないという困難な問題がある。
【００６３】
ところが、この実施の形態３である図６に示す多値変調装置によって得られる多値変調光信号は、上述したように一定の波長と一定の偏波を持っているために上記の困難な問題を見事に解決することができる。
【００６４】
なお、図６では、二つの光合波器を設けた場合を示したが、光変調信号発生手段の数とそれらの出力光を受ける光合波器の入力ポートの数との関係によっては、一つの光合波器で波長λの光信号と複数の光変調信号発生手段の出力光とを合波するように構成することも当然可能である。
【００６５】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４である多値変調装置の構成を示すブロック図である。図７では、合波する変調光信号が二つである場合を扱っているが、この実施の形態４では、複数の変調光信号の変化点時間位置が互いにずれている場合にそれらの位相関係を自動的に揃えて安定化することのできる多値変調装置が示されている。
【００６６】
図７において、この多値変調装置は、送信信号が印加される入力端子３５，３６と、光変調信号発生手段駆動回路３７，３８と、光変調信号発生手段１０，１１と、可変光遅延器３９，４０と、遅延器４１，４２と、光合波器１７と、光分波器４３と、光・電気変換手段４４と、ミキサ４５，４６と、可変光遅延器制御回路４７，４８とを備えている。
【００６７】
入力端子３５に入力される一方の送信信号は、光変調信号発生手段駆動回路３７と遅延器４１とに入力されている。遅延器４１は、入力端子３５から入力する一方の送信信号を適宜量遅延させ、ミキサ４５の一方の入力ポートに与えている。光変調信号発生手段駆動回路３７は、入力端子３５から入力する一方の送信信号に従って光変調信号発生手段１０を振幅変調駆動する。これにより、光変調信号発生手段１０から可変光遅延器３９に対し２値の振幅変調光信号が出力される。可変光遅延器３９は、入力する２値の振幅変調光信号を可変光遅延器制御回路４７からの制御信号に従って適宜量遅延させ、光合波器１７の一方の入力ポートに出力している。
【００６８】
また、入力端子３６に入力される他方の送信信号は、光変調信号発生手段駆動回路３８と遅延器４２とに入力されている。遅延器４２は、入力端子３６から入力する他方の送信信号を適宜量遅延させ、ミキサ４６の一方の入力ポートに与えている。光変調信号発生手段駆動回路３８は、入力端子３６から入力する他方の送信信号に従って光変調信号発生手段１１を振幅変調駆動する。これにより、光変調信号発生手段１１から可変光遅延器４０に対し２値の振幅変調光信号が出力される。可変光遅延器４０は、入力する２値の振幅変調光信号を可変光遅延器制御回路４８からの制御信号に従って適宜量遅延させ、光合波器１７の他方の入力ポートに出力している。
【００６９】
光合波器１７で合波された４値の振幅変調光信号は、光分波器４３にて２分岐される。一方は外部に出力され、他方は光・電気変換手段４４にて電気信号に変換される。光・電気変換手段４４にて変換された電気信号はミキサ４５，４６の他方の入力ポートに入力されている。
【００７０】
ミキサ４５は、遅延器４１から入力される一方の送信信号と光・電気変換手段４４にて変換された電気信号との乗算処理を行い、つまり、二つの入力信号間の相関を取り、二つの入力信号間の位相関係を示す信号を可変光遅延器制御回路４７に出力する。この二つの入力信号間の位相関係を示す信号は、二つの入力信号間の位相が一致したとき最大値をなる信号である。可変光遅延器制御回路４７は、ミキサ４５の出力信号に従った制御信号を可変光遅延器３９に出力し、可変光遅延器３９での遅延量を制御している。
【００７１】
また、ミキサ４６は、遅延器４２から入力される他方の送信信号と光・電気変換手段４４にて変換された電気信号との乗算処理を行い、つまり、二つの入力信号間の相関を取り、二つの入力信号間の位相関係を示す信号を可変光遅延器制御回路４８に出力する。この二つの入力信号間の位相関係を示す信号は、二つの入力信号間の位相が一致したとき最大値をなる信号である。可変光遅延器制御回路４８は、ミキサ４６の出力信号に従った制御信号を可変光遅延器４０に出力し、可変光遅延器４０での遅延量を制御している。
【００７２】
つぎに、以上のように構成される多値変調装置の動作を図８を用いて説明する。図８（ａ）は、可変光遅延器３９から出力される変調光信号を示し、図８（ｂ）は、可変光遅延器４０から出力される変調光信号を示している。
【００７３】
図８（ａ）と図８（ｂ）に示すように、合波する変調光信号の変化点の時間的な位置関係がずれている場合には、光合波器１７を出力される変調光信号は、図８（ｃ）のように歪んだ波形となり、理想的な多値変調波形とは異なってしまう。
【００７４】
そこで、この実施の形態４では、可変光遅延器３９，４０を用いて二つの変調光信号の位相関係を自動的に調節できるようにしている。即ち、ミキサ４５は、光・電気変換手段４４から出力される電気信号と、遅延器４１から出力される一方の送信信号との相関をとり、二つの信号の位相が一致したときに、最大値を示す信号を出力する。可変光遅延器制御回路４７は、ミキサ４５の出力信号が最大となるように可変光遅延器３９での遅延量を制御する。その結果、光・電気変換手段４４から出力される電気信号は、入力端子３５から入力される一方の送信信号と一定の位相関係で安定化される。
【００７５】
同様に、ミキサ４６は、光・電気変換手段４４から出力される電気信号と、遅延器４２から出力される他方の送信信号との相関をとり、二つの信号の位相が一致したときに、最大値を示す信号を出力する。可変光遅延器制御回路４８は、ミキサ４６の出力信号が最大となるように可変光遅延器４０での遅延量を制御する。その結果、光・電気変換手段４４から出力される電気信号は、入力端子３６から入力される他方の送信信号と一定の位相関係で安定化される。
【００７６】
光・電気変換手段４４から出力される電気信号には、入力端子３５から入力される一方の送信信号と入力端子３６から入力される他方の送信信号との位相関係が反映されているので、ミキサ４５，４６でそれぞれ相関を取り、可変光遅延器３９，４０での遅延量をそれぞれ制御することにより、光合波器１７から出力される多値変調光信号は、図８（ｄ）に示すように、位相関係が揃った多値変調光信号となる。
【００７７】
なお、図７では、相関検出手段としてミキサを用いたが、二つの信号の相関を取ることができれば、他のデバイスを用いることも可能である。例えばデジタル積算器、アナログ積算器などを適用できる。また、可変光遅延器制御回路は、低域透過フィルタ、アナログ・デジタル変換器、ＣＰＵ、デジタル・アナログ変換器を組み合わせて簡単に実現することができる。
【００７８】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５である多値変調装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態５では、実施の形態４と同様の機能を他の構成で実現する例が示されている。
【００７９】
即ち、図７に示した構成において、可変光遅延器３９，４０を省略し、代わりに、光変調信号発生手段駆動回路３７と光変調信号発生手段１０との間に電気信号を遅延させる可変遅延器５０が設けられ、光変調信号発生手段駆動回路３８と光変調信号発生手段１１との間に電気信号を遅延させる可変遅延器５１が設けられている。そして、可変光遅延器制御回路４７，４８に代えて、ミキサ４５の出力に基づき可変遅延器５０での遅延量を制御する可変遅延器制御回路５２と、ミキサ４６の出力に基づき可変遅延器５１での遅延量を制御する可変遅延器制御回路５３とが設けられている。
【００８０】
この構成によれば、実施の形態４と同様の作用・効果が得られるのに加えて、電気信号に遅延を与える可変遅延器を用いるので、実現が容易であるという利点がある。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光強度検出手段が検出する光強度信号に基づいて光変調信号発生手段から出力される光信号強度を制御するようにしたので、各レベル間隔が安定化された多値変調光信号を得ることができる。
【００８２】
つぎの発明によれば、光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度を、光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御することができる。
【００８３】
つぎの発明によれば、合波した多値変調光信号を非線形光媒体に入力し、不等間隔の多値変調光信号を得るようにしたので、光伝送システムに適したレベル間隔を有する多値変調光信号を得ることができる。
【００８４】
つぎの発明によれば、光合波手段から出力される多値変調光信号及び波長λの光信号を非線形光媒体に入力するようにしたので、非線形光媒体から、波長λの多値変調光信号を含む光信号が得られる。
【００８５】
つぎの発明によれば、光フィルタにより非線形光媒体の出力から波長λの多値変調光信号を得ることができる。したがって、一定の波長と一定の偏波をもつ多値変調光信号を得ることができる。
【００８６】
つぎの発明によれば、複数の光変調信号発生手段にそれぞれ入力される電気信号の位相が互いに異なる場合において、入力される電気信号と光変調信号発生手段が発生する変調光信号の位相が一致するように遅延手段を制御するようにしたので、位相が揃った安定な多値変調光信号を得ることができる。
【００８７】
つぎの発明によれば、複数の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の遅延量を、複数の光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である多値変調の構成を示すブロック図である。
【図２】  レベル間隔が等しい４値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。
【図３】  レベル間隔が等しくない４値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。
【図４】  この発明の実施の形態２である多値変調の構成を示すブロック図である。
【図５】  図４に示す非線形光媒体の動作を説明する図である。
【図６】  この発明の実施の形態３である多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図７】  この発明の実施の形態４である多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図８】  この発明の実施の形態４の動作を説明する図である。
【図９】  この発明の実施の形態５である多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  従来の多値変調装置の構成例１を示すブロック図である。
【図１１】  従来の多値変調装置の動作を説明する図である。
【図１２】  従来の多値変調装置の構成例２を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，１１  光変調信号発生手段、１２  可変光減衰器、１３，１４  光強度検出手段、１５  減衰器、１６  比較器、１７，３１  光合波器、２１  非線形光媒体、３２  光源、３３  光フィルタ、３５，３６  入力端子、３７，３８  光変調信号発生手段駆動回路、３９，４０  可変光遅延器、４１，４２  遅延器、４３  光分波器、４４  光・電気変換手段、４５，４６  ミキサ、４７，４８可変光遅延器制御回路、５０，５１  可変遅延器、５２，５３  可変遅延器制御回路。
【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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