(57)【要約】【課題】４チャネル以上の変調信号光の光時分割多重する光伝送システムにおいて、各チャネル間の搬送波のビット間位相差を検知し制御する装置を提供する。【解決手段】少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上のチャネルの変調信号光の搬送波の位相を、光時分割多重信号の隣接ビット間で反転させて光時分割多重した光時分割多重信号について、各変調信号光の搬送波の位相を検知する光位相検知装置であって、光時分割多重信号に所定のビット位相遅延を与えた信号と、光時分割信号とを合波して干渉光を生成する少なくともＮ個の干渉計と、その干渉計からの干渉光の光強度により、光時分割多重信号のビット間の搬送波位相差を検知する少なくともＮ個の位相差検知手段とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上のチャネルの変調信号光の搬送波の位相を、光時分割多重信号の隣接ビット間で反転させて光時分割多重した光時分割多重信号について、上記各変調信号光の搬送波の位相を検知する光位相検知装置であって、
上記光時分割多重信号の一部を取り込み２分岐し、一分岐信号と他の一分岐信号との間に、上記光時分割多重信号の１ビットに相当する位相差を与えた後に合波する第１の位相差付与手段と、
上記光時分割多重信号の一部を取り込み２分岐し、一分岐信号と他の一分岐信号との間に、上記光時分割多重信号のＭ（Ｍは２〜Ｎ−１）ビットに相当する位相差を与えた後に合波する第Ｍの位相差付与手段と、
上記光時分割多重信号の一部を取り込み２分岐し、一分岐信号と他の一分岐信号との間に、上記光時分割多重信号のＮビットに相当する位相差を与えた後に合波する第Ｎの位相差付与手段と、
上記第１の位相差付与手段からの合波出力光の光強度に基づいて、上記光時分割多重信号の隣接するビット間の搬送波位相差を検知する第１の位相差検知手段と、
上記第Ｍの位相付与手段からの合波出力光の光強度に基づいて、上記光時分割多重信号のＭビットずつ間隔をおいたビット間の搬送波位相差を検知する第Ｍの位相差検知手段と、
上記第Ｎの位相付与手段からの合波出力光の光強度に基づいて、上記光時分割多重信号のＮビットずつ間隔をおいたビット間の搬送波位相差を検知する第Ｎの位相差検知手段と
を備えることを特徴とする光位相検知装置。
【請求項２】
上記第１〜上記第Ｎの位相検知手段はそれぞれ、上記第１〜第Ｎの位相差付与手段からの各合波出力光の光強度を電気強度に変換する光／電気変換部を有することを特徴とする請求項１に記載の光位相検知装置。
【請求項３】
上記第１〜上記第Ｎの位相差付与手段がそれぞれ平面光導波路であることを特徴とする請求項１に記載の光位相検知装置。
【請求項４】
上記第１〜上記第Ｎの位相差付与手段が１個の平面光導波路で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光位相検知装置。
【請求項５】
強度変調手段により強度変調された、少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上の変調信号光の搬送波の位相を、光時分割信号の隣接ビット間で反転させるようにして光時分割多重した２Ｎ個以上のチャネルの光時分割多重信号について、上記変調信号光の搬送波の位相を制御する光位相制御装置であって、
請求項１〜４のいずれかに記載の光位相検知装置と、
上記光位相検知装置の第１〜第Ｎの位相差検知手段からの位相差検知情報に基づいて、上記強度変調手段をフィードバック制御し、上記各変調信号光の搬送波の位相を調整する位相調整手段と、
上記位相調整手段により調整された上記各変調信号光を上記強度変調手段から受け取り合波する合波手段と
を備えることを特徴とする光位相制御装置。
【請求項６】
光時分割多重される変調信号光が４個である場合、上記位相調整手段は、上記第１の位相検知手段からの電気強度に応じて、上記光時分割多重信号の隣接ビットに位置する変調信号光の搬送波の位相を制御すると共に、上記第２の位相検知手段からの電気強度に応じて、上記光時分割多重信号の１ビットずつ間隔をおいたビットに位置する変調信号光の搬送波の位相を制御することを特徴とする請求項５に記載の光位相制御装置。
【請求項７】
上記位相調整手段は、上記第２の位相検知手段からの電気強度をモニタするモニタ期間を１ビット期間とし、そのモニタ期間の電気強度に応じて、そのモニタ期間に属するビットに位置する各チャネルの変調信号光の搬送波の位相を制御することを特徴とする請求項６に記載の光位相制御装置。
【請求項８】
入力光パルス列を２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個に分岐し、各分岐光パルス列を、外部から入力した２Ｎ個のデータ信号に基づいて強度変調する強度変調手段と、
上記強度変調手段により強度変調された各変調信号光に１／２Ｎビットずつの遅延を与えて光時分割多重する光時分割多重手段と
を有する光送信装置において、
上記２Ｎ個の変調信号光の搬送波位相を検知する光位相検知装置からの光位相検知情報に基づいて、上記強度変調手段が制御する搬送波の電圧振幅を制御する駆動電圧制御手段を有することを特徴とする光送信装置。
【請求項９】
上記光位相検知装置が、請求項１〜４のいずれかに記載の光位相検知装置であることを特徴とする請求項８に記載の光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光位相検知装置、光位相制御装置及び光送信装置に関し、例えば、光時分割多重（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＯＴＤＭ）伝送方式を採用した光伝送システムに適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速光伝送システムにおいて、より長距離伝送を拡大するためには、信号光の入力強度をより大きくして伝送する必要があるが、信号光の入力強度を大きくするためには、光ファイバ中の非線形効果による波形劣化が生じることとなり伝送品質を劣化させることとなる。
【０００３】
このような波形劣化を防止する技術として、下記の非特許文献１に示すような、光ファイバ中の非線形性効果を抑圧する、分散耐力を向上し得る等の利点を有する搬送波抑圧ＲＺ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ；ＣＳ−ＲＺ）変調方式が利用されている。
【０００４】
しかし、ＯＴＤＭ伝送方式を採用した光伝送システムにおいて、ＣＳ−ＲＺ変調方式を利用して光伝送を行なう場合、伝送環境などの影響により搬送波の位相が不安定になりビット間の搬送波に位相のずれが生じてしまう場合がある。
【０００５】
このようなビット間の搬送波の位相のずれを検出及び制御する技術として、変調信号光（ＣＳ−ＲＺ変調信号）の一部を取り出し、遅延装置を用いて、２分波したそれぞれの変調信号光間で各搬送波に１ビット遅延量に相当する位相差を与え、更に合波することにより、隣り合うビット同士の搬送波の干渉を受けた光をモニタし、この光パワーの時間的平均値を電気的信号（モニタ電圧）に変換した値に基づいて搬送波位相差を検出及び制御するものがある。
【０００６】
つまり、ＣＳ−ＲＺ変調方式ではビット間の搬送波位相差がπの状態（すなわち搬送波の位相が反転した状態）とした場合に実現することができ、１ビット遅延を与えることにより、各変調信号光の搬送波の位相にずれがない場合は互いに搬送波は反転しているビットは、光の干渉が生じて、互いに打ち消し合い消光することとなる。また逆に、１ビット遅延を与えて、各変調信号光の搬送波の位相がπだけ位相がずれている場合には、互いの搬送波は同じであるので、光の干渉により互いに強め合うこととなる。
【０００７】
この場合、１ビット遅延した干渉光のビット間の搬送波位相差がπである場合干渉光の光パワーに基づくモニタ電圧は極小値となり、０である場合モニタ電圧は極大値となる。
【０００８】
よって、変調信号光のビット間の搬送波位相差がπからずれた場合には、合波出力光（干渉光）のモニタ電圧は大きくなり、ビット間の搬送波位相差が０となった場合に合波出力光（干渉光）は最も強めあいモニタ電圧は極大値となる。
【０００９】
このことより、ビット間の搬送波位相差がπから０と変化すると、合波出力光の時間平均値は極小値から極大値へと変化する。この時間平均値をモニタし、光路差ヘフィードバックをかけることで、ビット間の搬送波位相差の制御が可能となる。
【００１０】
【非特許文献１】
Ｙ．Ｍｉｙａｍｏｔｏ  ｅｔ．ａｌ．，ＯＡＡ’９９，ＰＤＡ４，１９９９．
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＯＴＤＭ伝送方式を採用した光伝送システムでは、少なくとも４チャネル以上の信号を光時分割多重するポテンシャルを有しており、多数の信号を多重化する場合に有効となる。
【００１２】
しかしながら、上述したビット間の搬送波の位相を制御する制御する方法は、２チャネルの信号を光時分割多重する場合にのみ適用が可能であり、４チャネル以上の信号を光時分割多重して伝送することが望まれている。
【００１３】
そのため、４チャネル以上の変調信号光を光時分割多重化した光伝送システムにおいて、これら変調信号光のビット間の搬送波位相差を検知する光位相検知装置、この光位相検知装置からの位相差検知情報に基づいて光位相差を制御する光位相制御装置及び光送信装置が求められれている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の光位相検知装置は、少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上のチャネルの変調信号光の搬送波の位相を、光時分割多重信号の隣接ビット間で反転させて光時分割多重した光時分割多重信号について、各変調信号光の搬送波の位相を検知する光位相検知装置であって、（１）光時分割多重信号の一部を取り込み２分岐し、一分岐信号と他の一分岐信号との間に、光時分割多重信号の１ビットに相当する位相差を与えた後に合波する第１の位相差付与手段と、（２）光時分割多重信号の一部を取り込み２分岐し、一分岐信号と他の一分岐信号との間に、光時分割多重信号のＭ（Ｍは２〜Ｎ−１）ビットに相当する位相差を与えた後に合波する第Ｍの位相差付与手段と、（３）光時分割多重信号の一部を取り込み２分岐し、一分岐信号と他の一分岐信号との間に、光時分割多重信号のＮビットに相当する位相差を与えた後に合波する第Ｎの位相差付与手段と、（４）第１の位相差付与手段からの合波出力光の光強度に基づいて、光時分割多重信号の隣接するビット間の搬送波位相差を検知する第１の位相差検知手段と、（５）第Ｍの位相付与手段からの合波出力光の光強度に基づいて、光時分割多重信号のＭビットずつ間隔をおいたビット間の搬送波位相差を検知する第Ｍの位相差検知手段と、（６）第Ｎの位相付与手段からの合波出力光の光強度に基づいて、光時分割多重信号のＮビットずつ間隔をおいたビット間の搬送波位相差を検知する第Ｎの位相差検知手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第２の本発明の光位相制御装置は、強度変調手段により強度変調された、少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上の変調信号光の搬送波の位相を、光時分割信号の隣接ビット間で反転させるようにして光時分割多重した２Ｎ個以上のチャネルの光時分割多重信号について、変調信号光の搬送波の位相を制御する光位相制御装置であって、（１）第１の本発明の光位相検知装置と、（２）光位相検知装置の第１〜第Ｎの位相差検知手段からの位相差検知情報に基づいて、強度変調手段をフィードバック制御し、各変調信号光の搬送波の位相を調整する位相調整手段と、（３）位相調整手段により調整された各変調信号光を強度変調手段から受け取り合波する合波手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、第３の本発明の光送信装置は、入力光パルス列を２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個に分岐し、各分岐光パルス列を、外部から入力した２Ｎ個のデータ信号に基づいて強度変調する強度変調手段と、強度変調手段により強度変調された各変調信号光に１／２Ｎビットずつの遅延を与えて光時分割多重する光時分割多重手段とを有する光送信装置において、（１）２Ｎ個の変調信号光の搬送波位相を検知する光位相検知装置からの光位相検知情報に基づいて、強度変調手段が制御する搬送波の電圧振幅を制御する駆動電圧制御手段を有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（Ａ）実施形態
以下、本発明の光位相検知装置、光位相制御装置及び光送信装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態は、ＣＳ−ＲＺ変調方式により変調した４つの変調信号光を、光時分割多重するＯＴＤＭ伝送方式を採用した、伝送速度が１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光伝送を実現する光伝送システムに適用した場合を説明する。
【００１９】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、本実施形態の光送信装置の全体構成図である。図１では、４系統（チャネル）の電気信号（データ１〜データ４）を入力し、これらを光時分割多重して、１系統の光信号として出力する場合を示す。
【００２０】
図１に示す光送信装置は、光回路系と電気回路系とに大別して構成される。以下では、本実施形態の光送信装置の構成について、光回路系及び電気回路系とに分けて説明する。
【００２１】
まず、光回路系について説明する。光回路系は、光短パルス源１０１と、ＯＴＤＭモジュール１０２と、光スプリッタ１０３と、光スプリッタ１０４と、２つの干渉計１０５及び１０７と、２つのディテクタ１０６及び１０８とを有して構成される。
【００２２】
光短パルス源１０１は、所定の繰り返し周波数の光短パルス列を生成して出力するものである。
【００２３】
ＯＴＤＭモジュール１０２は、光短パルス源１０１から取り込んだ光短パルス列を４分岐し、４分岐した光短パルス列をそれぞれ、外部から入力した４系統の電気信号に基づいて変調を行ない、この変調により得た各変調信号光間に１／４ビットずつの遅延を与えて光時分割多重をするものであり、光時分割多重信号の隣接ビット間で、変調信号光の搬送波の位相を反転させるようにして光時分割多重を行なうものである。すなわち、４チャネルの光時分割多重信号では、第１の変調信号光の搬送波と第２の変調信号光の搬送波との位相差はπであり、また第１の変調信号光の搬送波と第２の変調信号光の搬送波との位相差は０である。
【００２４】
このＯＴＤＭモジュール１０２の内部構成の詳細は、図１に示すように、３つのスプリッタ１０２０５〜１０２０７と、４つのＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４と、３つのカプラ１０２０８〜１０２１０を有する。以下では、このＯＴＤＭモジュール１０２の内部構成について説明する。
【００２５】
スプリッタ１０２０５は、光短パルス源１０１から光短パルス列を取込み、２分岐するものである。
【００２６】
スプリッタ１０２０６は、スプリッタ１０２０５が２分岐した一方の光短パルス列を取込み、更に２分岐して、そのうちの一方をＥＡ変調器１０２０１に与え、他方をＥＡ変調器１０２０３に与えるものである。
【００２７】
スプリッタ１０２０７は、スプリッタ１０２０５が２分岐した他方の光短パルス列を取込み、更に２分岐して、そのうちの一方をＥＡ変調器１０２０２に与え、他方をＥＡ変調器１０２０４に与えるものである。
【００２８】
スプリッタ１０２０５からスプリッタ１０２０６を通過してＥＡ変調器１０２０１及び１０２０３までの光路と、スプリッタ１０２０５からスプリッタ１０２０７を通過してＥＡ変調器１０２０２及び１０２０４までの光路との間には、光短パルス列の位相がπだけずれるように光路差が設けてある。
【００２９】
ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４は、それぞれ対応するスプリッタ１０２０６及び１０２０７から光短パルス列を取り込みと共に、それぞれ対応するバイアス印加回路１１８〜１２１からＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）信号であるデータ信号（電気信号）を取込み、各データ信号に基づいて入力した光短パルス列をコーディングして、それぞれ変調信号光として出力するものである。
【００３０】
カプラ１０２０８は、ＥＡ変調器１０２０１及び１０２０３から出力された変調信号光を受け取り、これら変調信号光を結合して出力するものである。本実施形態では、ＥＡ変調器１０２０１及び１０２０３からカプラ１０２０８までの間に光路差が設けてあり、ＥＡ変調器１０２０１の変調信号光とＥＡ変調器１０２０３の変調信号光とは遅延を与えられた状態で結合される。
【００３１】
カプラ１０２０９は、ＥＡ変調器１０２０２及び１０２０４から出力された変調信号光を受け取り、これら変調信号光を結合して出力するものである。本実施形態では、ＥＡ変調器１０２０２及び１０２０４からカプラ１０２０９までの間に光路差が設けてあり、ＥＡ変調器１０２０２の変調信号光とＥＡ変調器１０２０４の変調信号光とは遅延を与えられた状態で結合される。
【００３２】
また、カプラ１０２１０は、カプラ１０２０８及び１０２０９からの各出力光を受け取り、これら出力光を結合して送信信号（光時分割多重信号）として出力端子（ＯＵＴ）１２２」を介して伝送路に出力するものである。カプラ１０２０８及び１０２０９からカプラ１０２１０までの間に光路差が設けてあり、カプラ１０２０８の出力光とカプラ１０２０９の出力光とは遅延を与えられた状態で結合される。
【００３３】
上述したように各ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４からカプラ１０２１０までに、光路差が設けられており、ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４からの各変調信号光は１／４ビットずつの遅延が与えられる。
【００３４】
例えば、本実施形態では、光短パルス列の周波数を４０ＧＨｚとし、ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４から４０Ｇｂｉｔ／ｓ各変調信号光が出力される。この場合、ＥＡ変調器１０２０１を通過する光路長を基準にすると、ＥＡ変調器１０２０２を通過する光路は６．２５ｐｓ、ＥＡ変調器１０２０３を通過する光路は１２．５ｐｓ、ＥＡ変調器１０２０４を通過する光路は、１８．７５ｐｓの時間遅延を持ち、カプラ１０２０８、カプラ１０２０９、カプラ１０２１０で結合されて光時分割多重信号として１６０Ｇｂｉｔ／ｓの出力光（ＲＺ信号列）が出力される。
【００３５】
光スプリッタ１０３は、カプラ１０２０８から出力される出力光の一部を分岐し、干渉計１０５に与えるものである。
【００３６】
また、光スプリッタ１０４は、光スプリッタ１０３が分岐したカプラ１０２１０からの出力光（送信信号）の一部を更に分岐し干渉計１０７に与えるものである。ここで、光スプリッタ１０３及び１０４は、出力光の一部を干渉計１０５及び１０７に与えることができればよく、この構成に限られることはない。
【００３７】
干渉計１０５は、光スプリッタ１０３が分岐した出力光を取込み、この出力光を２分岐して、これら２分岐した出力光間に、光時分割多重信号の１ビット期間に相当する位相差を与えた２つの光を更に結合し、この結合により得た干渉光をディテクタ１０６に与えるものである。
【００３８】
図２は、干渉計１０５の構成例を示した図である。干渉計１０５は、入力回路１０５０１と、出力回路１０５０２と、分岐部１０５０３と、２つのアーム回路１０５０５及び１０５０６と、合波部１０５０４とを有する。アーム回路１０５０５及び１０５０６は、アーム回路１０５０５及び１０５０６の光路に１ビット期間に相当する光路差が設けられている。
【００３９】
勿論、干渉計１０５の構成はこれに限られることはなく、出力光（光時分割多重信号）と１ビット期間に相当する位相差を与えた遅延信号との干渉光を生成することができるものであれば広く適用できる。例えば、１個の入出力部と、１個の分合波器と、その分合器により分波された光を導波する２個のアーム導波路と、それらアーム導波路の端部にそれぞれ反射面を備え、分合波器から各アーム導波路を導波し反射されて更に分合波器に戻ってくるまでの間に１ビット遅延に相当する導波路長差が設けてあるものを適用してもよい。この場合、この干渉計に入力する入力光と、この干渉計からの出力光との経路を決定するサーキュレータを干渉計の直前に設置することが望ましい。
【００４０】
干渉計１０７は、光スプリッタ１０４が分岐した出力光を取込み、この出力光を２分岐して、これら２分岐した各出力光間に、光時分割多重信号の２ビット期間に相当する位相差を与えた２つの光を更に結合し、この結合により得た干渉光をディテクタ１０８に与えるものである。なお、干渉計１０７は、干渉光１０５の内部構成と対応する構成を適用することができ、光が通過する光路に２ビット期間に相当する光路差がある。
【００４１】
ここで、図３を参照して干渉計１０５及び１０７から出力される干渉光の光パワーについて説明する。
【００４２】
図３は、干渉計１０５及び１０７により生成される干渉光の光パワーを示す。なお、図３において、（１）と（４）とは干渉計１０５又は１０７が２分岐したうちの一方の信号（基準信号）の光パワーを示し、（２）と（５）とは干渉計１０５又は１０６による遅延した遅延信号の光パワーを示し、（３）と（６）とは各干渉光の光パワーを示す。また、図２の縦の点線は光時分割多重信号の１ビット期間を示し、（１）〜（６）の光パワーの上部に示す数字は各ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４で変調された変調信号光の番号を示す。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、干渉計１０５により２分岐した光のうち一方を基準信号とし、その基準信号と、光時分割多重信号の１ビット期間の位相差を与えられた１ビット遅延信号とが合波されると、この合波により得た干渉光は互いに搬送波の位相が反転しているビットで消光したものとなる。
【００４４】
また、干渉計１０６では、図３（Ｂ）に示すように、２分岐された光のうち一方を基準信号とし、その基準信号と、光時分割多重信号の２ビット期間の位相差を与えられた２ビット遅延信号とが合波されると、この合波による干渉光は搬送波の位相が互いに同じであるビットで光パワーを強め合うものとなる。
【００４５】
ここで、図３（Ｂ）に示すように、干渉計１０６の干渉光は、変調信号光１の光強度と変調信号光３の光強度との間（以下、１−３間と示す）で干渉関係を有し、又、変調信号光２の光強度と変調信号光４の光強度との間（以下、２−４間と示す）で干渉関係を有する。
【００４６】
ディテクタ１０６は、干渉計１０５から、２分岐した出力光間で１ビット期間の位相差遅延を与えて得た干渉光を取込み、この干渉光の光パワーの時間的平均値（平均光パワー）を電気信号に変換し、この電気信号を隣接ビット同士での搬送波の位相差検知信号として位相制御部１０９に与えるものである。
【００４７】
ディテクタ１０８は、干渉計１０７から、２分岐した出力光間で２ビット期間の位相差遅延を与えて得た干渉光を取込み、この干渉光の平均光パワーを電気信号に変換し、この電気信号を１ビット期間ずつ間隔おいた（２ビット期間間隔をおきの）ビット同士の搬送波の位相差検知信号として位相制御部１０９に与えるものである。
【００４８】
次に、電気回路系について説明する。図１に示すように、電気回路系は、位相制御部１０９と、外部から４個のＮＲＺ信号のデータを入力する入力端子１１０〜１１３と、各データを増幅する４個の変調器ドライバ１１４〜１１７と、各変調器ドライバ１１４〜１１７からの出力信号にバイアス成分を重畳したデータ信号をそれぞれ対応するＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４に与える４個のバイアス印加回路１１８〜１２１とを有する。
【００４９】
位相制御部１０９は、ディテクタ１０６からの電気信号及びディテクタ１０８からの電気信号を受け取り、これら電気信号に応じて各変調信号光の搬送波の位相を制御するものである。
【００５０】
例えば、位相制御部１０９は、各ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４の駆動温度を制御する温度制御コントローラを適用するようにしてもよく、この場合、温度制御コントローラが、ディテクタ１０８からの電気信号（モニタ強度）を監視し、このモニタ強度が極大値となるようにＥＡ変調器の駆動温度をフィードバック制御し、各変調信号光の光路長を調整することで、２ビット期間おきの搬送波の位相を制御する。また、温度コントローラは、ディテクタ１０６からの電気信号（モニタ強度）を監視し、このモニタ強度が極小値となるように各ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４の駆動温度をフィードバック制御することで、隣接ビットの搬送波の位相を制御する。勿論、位相制御部１０９は、各変調信号光の搬送波の位相を制御できるものであれば広く適用できる。
【００５１】
位相制御部１０９は、ディテクタ１０８の電気信号のモニタ期間を１ビット期間のタイムスロット間隔に分割し、その監視期間でモニタ強度が極大値となるように、そのビット期間に属する変調信号光の搬送波の位相を制御する。これは、干渉計１０７が出力する干渉光が１−３間及び２−４間での干渉関係を有すると共に、２−４間の搬送波の位相差とモニタ強度との関係が、１−３間の搬送波の位相差の値がどのような値であっても、搬送波の位相差が０であるときにモニタ強度が極大値となり、また２−４間の搬送波の位相差とモニタ強度との関係も、１−３間の搬送波の位相差の値がどのような値であっても、搬送波の位相差が０であるときにモニタ強度が極大値となる関係があるためである。
【００５２】
以下では、この関係について、干渉計１０７から出力される出力光の光パワー特性をふまえ図４を参照して説明する。
【００５３】
図４は、１−３間のビット間搬送波位相差が変動した場合、干渉計１０７から出力される干渉光の１−３間の光パワーと２−４間の光パワーとを示すものである。
【００５４】
図４において、（Ａ）は、１−３間の搬送波位相差と１−３間の光パワー特性の関係を示すものである。この場合、１−３間の搬送波位相差が０（点Ａ）であるとき、極大値を取る。しかし、１−３間で搬送波の位相が変動し、位相差が生じたものとする（点Ｂ）。このときでも、（Ｂ）に示すように、２−４間の搬送波位相差と２−４間の光パワー特性との関係は、１−３間のビット間搬送波位相差が変動したとしても、２−４間の搬送波位相差が０のとき極大値となるため、２−４間のビット間搬送波位相差は１−３間のビット間搬送波位相差と独立して検出することができる。また、１−３間の搬送波位相差が変動し、位相差が生じた場合（点Ｃ）であっても、（Ｂ）に示す場合と同様である。
【００５５】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、本実施形態の光送信装置の動作について説明する。
【００５６】
光短パルス源１０１により発振された４０ＧＨｚの繰り返し周波数の光短パルス列は、ＯＴＤＭモジュール１０２に入力する。なお、この光短パルス列は、３ｐｓの半値全幅をもつものとする。
【００５７】
ＯＴＤＭモジュール１０２に入力した光短パルス列は、スプリッタ１０２０５により２分岐され、一方はスプリッタ１０２０６に与えられ、他方はスプリッタ１０２０７に与えられる。
【００５８】
また、スプリッタ１０２０６及び１０２０７に与えられた光短パルス列のそれぞれは、スプリッタ１０２０６及び１０２０７により更に２分岐されることで、４分岐された光短パルス列を作り出すことができ、これら４つの光短パルス列はそれぞれ対応するＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４に入力する。
【００５９】
外部からのＮＲＺ信号の電気信号（データ１〜４）は、それぞれ入力端子１１０〜１１０３に入力し、それぞれ対応する変調器ドライバ１１４〜１１７に与えられる。
【００６０】
変調器ドライバ１１４〜１１７に入力した電気信号は、変調器ドライバ１１４〜１１７により増幅され、バイアス印加回路１１８〜１２１に与えられる。バイアス印加回路１１８〜１２１では、入力した電気信号はバイアス成分を畳重され、それぞれ対応するＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４に与えられる。
【００６１】
ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４において、入力した各光短パルス列は、バイアス印加回路１１８〜１２１出力信号によりコーディングを受け、４０Ｇｂｉｔ／ｓ変調信号光が出力される。
【００６２】
ＥＡ変調器１０２０１及び１０２０３から出力した各変調信号光は、カプラ１０２０８で結合され、ＥＡ変調器１０２０２及び１０２０４から出力した各変調信号光は、カプラ１０２０９で結合され、各カプラ１０２０８及び１０２０９で結合された各出力光は、カプラ１０２１０で結合される。
【００６３】
このとき、ＥＡ変調器１０２０１を通過する光路を基準にすると、ＥＡ変調器１０２０２を通過する光路で６．２５ｐｓ、ＥＡ変調器１０２０３を通過する光路で１２．５ｐｓ、ＥＡ変調器１０２０４を通過する光路で、１８．７５ｐｓの時間遅延を持ち、カプラ１０２１０から出力される出力光は、隣接するチャネルの搬送波が反転した１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号（光ＲＺ信号列）が出力される。
【００６４】
このようにして光時分割多重信号として出力光は、ＯＴＤＭモジュール１０２から出力し、送信信号として出力端子１２２より伝送路へ入力する。
【００６５】
ＯＴＤＭモジュール１０２から出力される出力光は、光スプリッタ１０３により分岐され、その分岐された出力光の一部が干渉計１０５に入力する。また、光スプリッタ１０３により分岐された出力光は、更に光スプリッタ１０４により分岐され、光スプリッタ１０４により分岐された出力光が、干渉計１０７に入力する。
【００６６】
干渉計１０５に入力した出力光は、２分岐され、そのうちの一方の光路を進行する出力光は、他方の光路を進行する出力光（これを基準信号とする）に対して出力光（光時分割多重信号）の１ビット期間に相当する位相差が与えられる。この基準信号と１ビット遅延信号とは結合され、これにより得た干渉光は、入力した出力光の搬送波の隣接チャネル同士で位相が反転しているため、搬送波の位相が互いに反転しているビットで消光するものとなる。
【００６７】
干渉計１０５により基準信号と１ビット遅延信号との合波により干渉を受けた干渉光は、ディテクタ１０６に与えられる。
【００６８】
干渉計１０５からの干渉光は、ディテクタ１０６により、干渉光の光パワーの時間平均値（平均光パワー）を電気信号に変換される。このディテクタ１０６により検出された電気信号は、隣接するチャネル同士での搬送波の位相差を示すものである。
【００６９】
ディテクタ１０６により変換された電気信号は、搬送波の位相差検知信号として位相制御部１０９に与えられる。
【００７０】
図５は、隣接するチャネルの搬送波の位相差がπから変動した場合に、その位相差に応じたモニタ強度を示す。図５に示すように、隣接するチャネルの搬送波の位相差がπから変動した場合、位相差がπであるときにモニタ強度が最小値となる関係にある。
【００７１】
従って、位相制御部１０９は、モニタ強度が最小値となるように各変調信号光の搬送波の位相を制御することで、隣接チャネル間のビット間の搬送波位相差を制御する。
【００７２】
一方、干渉計１０７に入力した光出力は、２分岐され、そのうちの一方の光路を進行する光出力は、他方の光路を進行する光出力（基準信号）に対して、出力光（光時分割多重信号）の２ビット期間に相当する位相差が与えられる。この基準信号と、２ビット遅延信号とは結合され、これにより得た干渉光は、入力した光出力の搬送波の隣接チャネル同士で位相が同じであるため、搬送波の位相が互いに同じであるビットで光強度を強め合うものとなる。
【００７３】
干渉計１０７により基準信号と２ビット遅延信号との合波により干渉を受けた干渉光は、ディテクタ１０８に与えられる。
【００７４】
干渉計１０７からの干渉光は、ディテクタ１０８により、干渉光の光パワーの時間平均値（平均光パワー）を電気信号に変換され、その変換した電気信号は、搬送波の位相差検知信号として位相制御部１０９に与えられる。
【００７５】
図６は、搬送波の位相が変動した場合に、２−４間の搬送波の位相差に応じたモニタ強度を示す。図６では、１−３間の搬送波の位相の変動が０、０．０５π、０．１０π、０．１５πである場合での、２−４間の搬送波の位相差に応じたモニタ強度を示す。
【００７６】
図６に示すように、２−４間の搬送波の位相差が０から変動した場合、１−３間の搬送波の位相差の変動に拘わらず、その位相差が０であるときにモニタ強度が極大値となる関係にある。この関係は、１−３間の搬送波の位相差に応じたモニタ強度の場合でも同様であり、位相制御部１０９は、１−３間及び２−４間の搬送波の位相差をそれぞれ独立して検出することができる。よって、図６に示すように、１−３間のビット間の搬送波位相差を摂動させず、２−４間のビット間の搬送波位相差を摂動させることで、２−４間の搬送波位相差が０である状態を検出できるようになる。
【００７７】
従って、位相制御部１０９は、モニタ期間を任意のタイムスロット期間として分割して、そのモニタ期間で監視した１−３間及び２−４間の搬送波の位相差モニタ強度がそれぞれ極大値となるように各変調信号光の搬送波の位相を制御することで、１ビット期間ずつ間隔をおいたビット間（２ビットおきのビット間）での搬送波の位相差を制御できる。
【００７８】
（Ａ−３）実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、位相制御部１０９は、ディテクタ１０８からの出力を所定の監視期間でモニタすることにより、１−３間及び２−４間の搬送波の位相差を検出することができ、ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４の駆動温度にフィードバックをかけることで、１ビット期間ずつ間隔をおいたビット間の搬送波位相差を制御することができる。
【００７９】
また、位相制御部１０９は、ディテクタ１０６からの出力に基づき隣接チャネルのビット間の搬送波位相差を検出することができ、ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４の駆動温度にフィードバックをかけることで、隣接ビット間の搬送波位相差を制御がすることができる。
【００８０】
また、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号では、環境温度の変化等の光路差の摂動成分の影響が緩やかになるため、タイムスロットをそれぞれ１秒程度に設定すれば、３１段程度の長い疑似ランダム信号にも対応し、もう一組のビット間搬送波位相差によって生じる変動の影響も受けにくくなる。
【００８１】
（Ｂ）他の実施形態
（Ｂ−１）上述した実施形態において、ＯＴＤＭモジュール１０２でＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４を用いることとして説明したが、光変調器はこれに限られるものではなく、外部変調入力により屈折率変化を利用して変調を行なう変調器、例えばＬｉＮｂＯ３変調器等を広く適用できる。
【００８２】
（Ｂ−２）上述した実施形態では、位相制御部１０９が、変調信号光の搬送波の位相差検知信号に基づいて各ＥＡ変調器１０２０１〜１０２０４の駆動温度をフィードバック制御することとして説明したが、各変調信号光の搬送波の位相を制御できればよく、例えば、ＯＴＤＭモジュール１０２がガラスブロック回路（例えばプリズム等）を有し光路差を変更できるようにしてもよい。
【００８３】
（Ｂ−３）上述した実施形態では、干渉計１０５及び１０７が平面導波路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、それぞれ別の構成であることとして説明したが、干渉計として、干渉計１０５及び１０７と同様の効果を奏する２系統の干渉計を有する１個のＰＬＣを適用してもよい。これにより、回路の規模を小さくできる。
【００８４】
（Ｂ−３）上述した実施形態では４チャネルの光時分割多重信号について説明したが、それぞれの変調信号光の搬送波のビット間位相差を制御することができれば、４チャネル以上の変調信号光を光時分割多重する場合にも適用できる。
【００８５】
【発明の効果】
以上、本発明の光位相検知装置によれば、少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上のチャネルの変調信号光を光時分割多重化した光時分割多重信号のビット間位相差を検知することができる。
【００８６】
また、本発明の光位相制御装置によれば、光位相検知装置からの位相差検知情報に基づいて、少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上のチャネルの変調信号光の搬送波の位相を制御することができる。
【００８７】
また、本発明の光送信装置によれば、少なくとも２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個以上のチャネルの変調信号光を光時分割多重化する光伝送システムにおいて、各変調信号光の搬送波の位相を制御した送信信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の光送信装置の全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る干渉計の構成を示す図である。
【図３】本実施形態の各干渉計から出力される干渉光の光強度を示す図である。
【図４】本実施形態において、１−３間での搬送波位相差と光出力強度との関係と、２−４間での搬送波位相差と光出力強度との関係とを説明する図である。
【図５】ディテクタ１０６からのモニタ強度と隣接するビット間の搬送波位相差との関係を示す図である。
【図６】ディテクタ１０８からのモニタ強度と２ビットおきのビット間の搬送波位相差との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０１…光短パルス源、１０２…ＯＴＤＭモジュール、
１０２０１〜１０２０４…ＥＡ変調器、１０２０５〜１０２０７…スプリッタ、
１０２０８〜１０２１０…カプラ、１０３、１０４…光スプリッタ、
１０５、１０７…干渉計、１０６、１０８…ディテクタ、
１０９…位相制御装置。
【図１】
2005006176.tif 000003
【図２】
2005006176.tif 000004
【図３】
2005006176.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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