(57)【要約】【課題】部品点数を増やすことなく、光の伝送品質の低下を抑えることである。【解決手段】光送信機は、第１マッハツェンダと、第２マッハツェンダと、複数の電極と、シフト回路とを有する。第１マッハツェンダは、ＬＮ基板に形成される。第２マッハツェンダは、第１マッハツェンダの各分岐導波路に形成される。複数の電極は、各第２マッハツェンダに設けられ、各第２マッハツェンダに入力される光を、電極の電位を用いて変調する。シフト回路は、上記複数の電極により変調された後、各第２マッハツェンダから出力される各光間に位相の差を発生させる。第１マッハツェンダは、上記位相の異なる光を合波して、出力信号を生成する。【選択図】図３
2013120246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮ（Lithium  Niobate）基板に形成された第１のマッハツェンダ型光導波路と、
前記第１のマッハツェンダ型光導波路の各分岐導波路に形成された第２のマッハツェンダ型光導波路と、
各第２のマッハツェンダ型光導波路に設けられ、前記各第２のマッハツェンダ型光導波路に入力される光を、電極の電位を用いて変調する複数の電極と、
前記複数の電極により変調された後、前記各第２のマッハツェンダ型光導波路から出力される各光間に位相の差を発生させるシフト回路とを有し、
前記第１のマッハツェンダ型光導波路は、前記位相の異なる光を合波して、出力信号を生成することを特徴とする光送信機。
【請求項２】
前記複数の電極に電位を与える複数の駆動回路と、
前記第１のマッハツェンダ型光導波路から出力される光に基づく電力を監視する監視回路と、
前記電力の値を用いて、前記複数の駆動回路から出力される信号の位相差を補正する補正回路と
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項３】
入力されたレーザ光を分離して、直交する２つの偏波光を生成し、各偏波光を、前記第１のマッハツェンダ型光導波路の各分岐導波路に出力する分配器を更に有することを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項４】
前記複数の駆動回路は、前記複数の電極に対して、各々異なる振幅の信号を出力し、
前記複数の電極は、前記異なる振幅の信号と各電極の電位とを用いて、前記光を、直交デュオバイナリ変調することを特徴とする請求項２に記載の光送信機。
【請求項５】
光送信機が、
ＬＮ（Lithium  Niobate）基板に形成された第１のマッハツェンダ型光導波路の各分岐導波路に形成された第２のマッハツェンダ型光導波路に入力される光を、各第２のマッハツェンダ型光導波路に設けられた複数の電極の電位を用いて変調し、
前記複数の電極により変調された後、前記各第２のマッハツェンダ型光導波路から出力される各光間に位相の差を発生させ、
前記位相の異なる光を合波して、出力信号を生成することを特徴とする光送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信機、及び光送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、伝送路を介して光信号を送信する光送信機において、ＱＡＭ（Quadrature  Amplitude  Modulation）方式を用いて光信号を変調（以下、「光ＱＡＭ変調」と記す。）するものがある。このような光送信機では、光信号として入力されたＣＷ（Continuous  Wavelength）レーザ光は、１つのマッハツェンダ（Mach-Zehnder）において分岐された後、各分岐導波路（以下、「アーム」と記す。）に出力される。各アームには、それぞれに複数の電極が設けられており、駆動回路から各電極に１または０（ＨｉｇｈまたはＬｏｗ）の２値の電位が与えられることにより、上記光信号の位相が変化する。したがって、これら位相の異なる２つの光信号が、マッハツェンダからの出力時に合波されることで、光ＱＡＭ変調が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５３４９９７号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７２４６２号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０１５６６７９号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１１／００４４５７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した光ＱＡＭ変調技術では、以下に示すような問題点があった。すなわち、光送信機は、光ＱＡＭ変調による伝送品質の劣化を抑えるために、電極とこれに対応する駆動回路とを増加させることがある。例えば、光送信機が１６ＱＡＭ変調を行う場合、各アームに６個ずつの電極及び駆動回路を設けることとなり、実装すべき部品点数が増え、高価となる。また、光ＱＡＭの符号状態の遷移に伴い、光信号の位相と振幅とが変動するため、チャープ（周波数のばらつき）が発生することがある。チャープの発生は、光信号の伝送波形を劣化させ、伝送品質を低下させる要因となる。チャープによる伝送品質の低下は、光伝送路の距離が、伝送遅延に起因する波形劣化を招く程度に長い場合に、特に顕著となる。
【０００５】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数を増やすことなく、光の伝送品質の低下を抑えることのできる光送信機、及び光送信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する光送信機は、一つの態様において、第１のマッハツェンダ型光導波路と、第２のマッハツェンダ型光導波路と、複数の電極と、シフト回路とを有する。前記第１のマッハツェンダ型光導波路は、ＬＮ基板に形成される。前記第２のマッハツェンダ型光導波路は、前記第１のマッハツェンダ型光導波路の各分岐導波路に形成される。前記複数の電極は、各第２のマッハツェンダ型光導波路に設けられ、前記各第２のマッハツェンダ型光導波路に入力される光を、電極の電位を用いて変調する。前記シフト回路は、前記複数の電極により変調された後、前記各第２のマッハツェンダ型光導波路から出力される各光間に位相の差を発生させる。前記第１のマッハツェンダ型光導波路は、前記位相の異なる光を合波して、出力信号を生成する。
【発明の効果】
【０００７】
本願の開示する光送信機の一つの態様によれば、部品点数を増やすことなく、光の伝送品質の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施例に係る光伝送システムの構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施例に係る光送信機の構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、本実施例に係る光ＱＡＭ変調器の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、異なる電極長と等しい振幅の駆動回路出力値とを用いた場合における、各電極の電位と光位相差との関係の一例を示す図である。
【図５】図５は、等しい電極長と異なる振幅の駆動回路出力値とを用いた場合における、各電極の電位と光位相差との関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、駆動回路からの出力信号間に発生する遅延差の一例を示す図である。
【図７】図７は、変形例１に係る光ＱＡＭ変調器の構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、変形例２に係る光ＱＡＭ変調器の構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、変形例３における、各電極の電位と光位相差との関係の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、変形例３に係る光ＱＡＭ変調器の構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、変形例４における、各電極の電位と光位相差との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本願の開示する光送信機、及び光送信方法の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する光送信機、及び光送信方法が限定されるものではない。
【００１０】
まず、本実施例に係る光伝送システムの構成を説明する。光伝送システムは、ＷＤＭ（Wavelength  Division  Multiplex）方式を用いて、光信号の送受信を行う。図１は、本実施例に係る光伝送システム１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、送信側の光伝送装置２と受信側の光伝送装置３とを有し、各光伝送装置２、３は、光伝送路Ｃを介して接続されている。更に、光伝送装置２は、ｎ個（ｎは自然数）の光送信機１０−１〜ｎを有する。光伝送装置２は、各光送信機１０−１〜ｎから出力される異なる波長の信号を、合波回路４により合波し、合波後の信号を光信号として光伝送路Ｃに送出する。一方、光伝送装置３は、光伝送装置２と同様の構成を有し、光伝送路Ｃを経由して受信された光信号を、分波回路５により、異なる光波長を有する複数の信号に分波する。分波後の光信号は、各光受信機２０−１〜ｎに入力され、電気信号に光電変換される。
【００１１】
次に、各光送信機１０−１〜ｎの構成例として、光送信機１０−ｎの構成を代表的に説明する。図２は、本実施例に係る光送信機１０−ｎの構成の一例を示す図である。図２に示すように、光送信機１０−ｎは、信号処理回路（Multiplexer）１１と駆動回路１２とＣＷＬＤ（Continuous  Wavelength  Laser  Diode）１３と光ＱＡＭ変調器１４とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
【００１２】
信号処理回路１１は、入力された電気信号を光ＱＡＭ変調可能な信号に変換して、駆動回路１２に出力する。駆動回路１２は、信号処理回路１１により処理された信号に基づき、光ＱＡＭ変調器１４が光の外部変調を行うための電位を、光ＱＡＭ変調器１４に出力する。ＣＷＬＤ１３は、光ＱＡＭ変調器１４に対して、連続波のレーザ光Ｌを出力する。光ＱＡＭ変調器１４は、駆動回路１２により入力された電位を用いて、ＣＷＬＤ１３から入力されるレーザ光Ｌの外部変調を行う。なお、光送信機１０−１〜ｎの内、光送信機１０−ｎ以外の光送信機についても、光送信機１０−ｎと同様の構成を有するため、その図示及び詳細な説明は省略する。
【００１３】
図３は、１６ＱＡＭの場合における光ＱＡＭ変調器１４の構成の一例を示す図である。図３に示すように、光ＱＡＭ変調器１４は、第１マッハツェンダ１４ａと、第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃと、複数の電極１４ｄ〜１４ｇと、シフト回路１４ｈとを有する。第１マッハツェンダ１４ａは、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：Lithium  Niobate）により形成された基板に埋め込まれるように拡散形成され、ＣＷＬＤ１３から入力されるレーザ光Ｌを分岐する。第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃは、第１マッハツェンダ１４ａの各アームに形成されており、第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃの各々には、２つの電極１４ｄ〜１４ｇ（合計４個）が設けられている。これら複数の電極１４ｄ〜１４ｇは、信号処理回路１１により処理された信号に従って４つの駆動回路１２ａ〜１２ｄからそれぞれ入力される、２値（０又は１）の符号信号により、電位を付与される。光ＱＡＭ変調器１４は、これら複数の電極１４ｄ〜１４ｇの電位に基づき、出力信号を生成する。シフト回路１４ｈは、各第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃから出力される各光信号間に位相の差を発生させる。
【００１４】
第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃと電極１４ｄ〜１４ｇとは、各駆動回路１２ａ〜１２ｄにより与えられる電位により、位相（０又はπ）と振幅（強度）とが相互に異なる信号を生成する。すなわち、第１マッハツェンダ１４ａの上段のアームでは、第２マッハツェンダ１４ｂと２つの電極１４ｄ、１４ｅとにより、４つの光の状態（４値）が生成される。第１マッハツェンダ１４ａの下段のアームにおいても、第２マッハツェンダ１４ｃと２つの電極１４ｆ、１４ｇとにより、４つの光の状態（４値）が生成される。しかしながら、第２マッハツェンダ１４ｃからの出力光は、第２マッハツェンダ１４ｂからの出力光から、位相がπ／２シフトされた状態で出力される。そして、上下各アームからの出力信号が、第１マッハツェンダ１４ａの出力時に合波されることにより、第１マッハツェンダ１４ａから出力される光の状態は１６種となり、１６ＱＡＭの光変調が実現される。１６ＱＡＭで光変調された信号は、光ＱＡＭ変調器１４から光信号として出力される。
【００１５】
なお、各電極１４ｆ、１４ｇが生成する光の状態は、電極の構成と駆動回路からの信号とにより決定されるが、各電極１４ｆ、１４ｇが、異なる状態の光を生成する方法としては、例えば、以下に示す２通りの方法がある。第１に、各電極１４ｆ、１４ｇの電極長を異なる値とする一方、駆動回路１２ａ、１２ｂが、各電極１４ｆ、１４ｇに対して、等しい振幅値の信号を出力する。第２に、各電極１４ｆ、１４ｇの電極長を等しい値で構成する一方、駆動回路１２ａ、１２ｂが、各電極１４ｆ、１４ｇに対して、異なる振幅値の信号を出力する。
【００１６】
図４は、異なる電極長と等しい振幅の駆動回路出力値とを用いた場合における、各電極１４ｆ、１４ｇの電位と光位相差との関係の一例を示す図である。図４に示すように、各電極１４ｆ、１４ｇの電極長の比率として、１／３：２／３が設定される。また、駆動回路１２ａ、１２ｂからの出力信号（上記符号信号）は、双方の電極１４ｆ、１４ｇ共に、出力値として０又は１の値をとるとする。この場合、電極長は、電極１４ｆ、１４ｇに対して共に“０”の電位を与えた場合と、電極１４ｆ、１４ｇに対して共に“１”の電位を与えた場合に、第２マッハツェンダ１４ｃにより分岐された光の位相差が２πとなるように、決定される。
【００１７】
光の位相の変動量は、電極長に比例することから、各電極１４ｆ、１４ｇの電位状態に起因して生じる、光の位相差は、図４に示す値となる。すなわち、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“０”、“０”の場合には、光位相差は「０」となり、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“１”、“０”の場合には、光位相差は「２π／３」となる。また、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“０”、“１”の場合には、光位相差は「４π／３」となり、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“１”、“１”の場合には、光位相差は「２π」となる。上述の位相差をもつ２つの光が、第２マッハツェンダ１４ｃからの出力時に合波されることで、４つの光の状態（４値）が生成される。更に、一方の第２マッハツェンダ１４ｃからの出力光の位相差はπ／２ずらされるため、第１マッハツェンダ１４ａからの出力時に、他方の第２マッハツェンダ１４ｂからの出力光と合波されることで、１６ＱＡＭの光ＱＡＭ変調が実行される。
【００１８】
図５は、等しい電極長と異なる振幅の駆動回路出力値とを用いた場合における、各電極１４ｆ、１４ｇの電位と光位相差との関係の一例を示す図である。図５に示すように、各電極１４ｆ、１４ｇの電極長の比率として、１：１が設定される。また、駆動回路１２ａ、１２ｂからの出力信号（上記符号信号）は、電極１４ｆ、１４ｇによって異なる振幅値をとり、最大振幅値の比率は、１／３：２／３に設定されているものとする。この場合、駆動回路１２ａ、１２ｂからの出力信号の振幅の絶対値は、電極１４ｆ、１４ｇに対して共に“０”の電位を与えた場合と、電極１４ｆ、１４ｇに対してそれぞれ“１／３”、“２／３”の電位を与えた場合に、分岐された光の位相差が２πとなるように、決定される。
【００１９】
光の位相の変動量は、電極長に比例することから、各電極１４ｆ、１４ｇの電位状態に起因して生じる、光の位相差は、図５に示す値となる。すなわち、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“０”、“０”の場合には、光位相差は「０」となり、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“１／３”、“０”の場合には、光位相差は「２π／３」となる。また、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“０”、“２／３”の場合には、光位相差は「４π／３」となり、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“１／３”、“２／３”の場合には、光位相差は「２π」となる。上述の位相差をもつ２つの光が、第２マッハツェンダ１４ｃからの出力時に合波されることで、４つの光の状態（４値）が生成される。更に、一方の第２マッハツェンダ１４ｃからの出力光の位相差はπ／２ずらされるため、第１マッハツェンダ１４ａからの出力時に、他方の第２マッハツェンダ１４ｂからの出力光と合波されることで、１６ＱＡＭの光ＱＡＭ変調が実行される。
【００２０】
ここで、本実施例に係る光送信機１０−ｎのように、電極に電位を与える駆動回路が複数存在する場合、各駆動回路１２ａ、１２ｂからの出力信号間に、位相遅延差が発生することがある。この遅延差は、例えば、各駆動回路１２ａ、１２ｂから、対応する第２マッハツェンダ１４ｃ迄の電気信号線長のばらつきや、各駆動回路１２ａ、１２ｂへの入力信号遅延を要因とする。図６は、駆動回路からの出力信号間に発生する遅延差の一例を示す図である。図６では、ｘ軸には時間ｔが規定され、ｙ軸には振幅ａが規定されている。図６に示すように、駆動回路１２ａからの出力波形Ｗ１と駆動回路１２ｂからの出力波形Ｗ２とは、High状態において振幅値の異なる波形となる。また、これら振幅の異なる２つの出力信号の間には、信号遅延差Ｔ１が生じている。信号遅延差Ｔ１は、ＱＡＭ変調された光信号の伝送品質を劣化させる要因となる。
【００２１】
そこで、光送信機１０−ｎは、上記遅延差を補正するために、図３に示したように、ＰＤ（Photo  Diode）１５と、ＩＶ変換回路１６と、低域ＡＣ（Alternating  Current）電力監視回路１７と、補正回路１８ａ、１８ｂとを有する。ＰＤ１５は、第１マッハツェンダ１４ａから出力される光をモニタリングする。ＩＶ変換回路１６は、ＰＤ１５から入力される電流を電圧に変換する。低域ＡＣ電力監視回路１７は、ＩＶ変換回路１６により変換された電圧の交流電力を監視して検出する。補正回路１８ａ、１８ｂは、当該交流電力の値を用いて、駆動回路１２ａ〜１２ｄからの出力信号の位相差をそれぞれ制御する。
【００２２】
具体的には、駆動回路１２ａ〜１２ｄからの出力信号間に位相差が発生すると、ＰＤ１５及びＩＶ変換回路１６からの出力の電気スペクトラムが低域側において減少する。これに伴い、低域ＡＣ電力監視回路１７からの出力値（交流電力値）は減少する。一方、上記位相差が減少するのに伴い交流電力値は増大し、位相差＝０では、交流電力値は極大値をとる。したがって、補正回路１８ａ、１８ｂは、低域ＡＣ電力監視回路１７から入力される上記交流電力値が最大となるように、各駆動回路１２ａ〜１２ｄから出力される信号の位相を変更することで、信号遅延差Ｔ１を補正する。
【００２３】
例えば、補正回路１８ａは、複数の駆動回路１２ａ、１２ｂの内、駆動回路１２ａの位相を遅らせたときに、交流電力値が小さくなる場合には、位相差が更に大きくなったと判断できることから、駆動回路１２ａからの出力信号の位相を進める制御を行う。反対に、補正回路１８ａは、複数の駆動回路１２ａ、１２ｂの内、駆動回路１２ａの位相を進めたときに、交流電力値が小さくなる場合には、駆動回路１２ａからの出力信号の位相を遅らせる。また、補正回路１８ａは、複数の駆動回路１２ａ、１２ｂの内、駆動回路１２ａの位相を遅らせたときに、交流電力値が大きくなる場合には、位相差が小さくなったと判断できることから、駆動回路１２ａからの出力信号の位相を更に遅らせる制御を行う。反対に、補正回路１８ａは、複数の駆動回路１２ａ、１２ｂの内、駆動回路１２ａの位相を進めたときに、交流電力値が大きくなる場合には、電力値が最大値となるまで、駆動回路１２ａからの出力信号の位相を更に進める。このように、光送信機１０−ｎは、補正回路１８ａ、１８ｂにより、交流電力値をパラメータとして位相遅延差を調整し、位相遅延差の発生に起因して劣化した光の伝送品質を改善する。その結果、良好な伝送品質が維持される。
【００２４】
以上説明したように、光送信機１０−ｎは、第１マッハツェンダ（メインマッハツェンダ）１４ａと、第２マッハツェンダ（サブマッハツェンダ）１４ｂ、１４ｃと、複数の電極１４ｄ〜１４ｇと、シフト回路１４ｈとを有する。第１マッハツェンダ１４ａは、ＬＮ基板に形成される。第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃは、第１マッハツェンダ１４ａの各分岐導波路（アーム）に形成される。複数の電極１４ｄ〜１４ｇは、各第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃに設けられ、各第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃに入力される光を、電極の電位（０又は１の２値）を用いて変調する。シフト回路１４ｈは、複数の電極１４ｄ〜１４ｇにより変調された後、各第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃから出力される各光間に位相の差を発生させる。第１マッハツェンダ１４ａは、上記位相の異なる光を合波して、出力信号を生成する。また、光送信機１０−ｎは、複数の駆動回路１２ａ〜１２ｄと、低域ＡＣ電力監視回路１７と、補正回路１８ａ、１８ｂとを有する。複数の駆動回路１２ａ〜１２ｄは、複数の電極１４ｄ〜１４ｇに電位を与える。低域ＡＣ電力監視回路１７は、第１マッハツェンダ１４ａから出力される光に基づく交流電力を監視する。補正回路１８ａ、１８ｂは、上記交流電力の値を用いて、複数の駆動回路１２ａ〜１２ｄから出力される信号の位相差を補正する。
【００２５】
上述したように、本実施例に係る光ＱＡＭ変調器１４が光１６ＱＡＭを実現するために必要な電極及び駆動回路の数はそれぞれ４個であり、従来の１２個（＝６個×２）と比較して大幅に減少する。特に、装置構成に必要な駆動回路の数は、送信シンボル数と同じ個数（光１６ＱＡＭ変調の場合、４（＝２×２）個）で足りる。これにより、光送信機１０−ｎに実装すべき部品点数が減少する。したがって、光送信機１０−ｎを、安価なコストで簡易に構成することが可能となる。また、光ＱＡＭ変調器１４は、第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃに設けられた電極１４ｄ〜１４ｇにて位相変調を行うため、光信号の位相と振幅（強度）との変動が低減され、チャープの発生は抑止される。チャープの発生は、光信号の伝送波形を劣化させ、伝送品質を低下させる要因となることから、チャープの抑止により、光伝送路の距離に拘らず、伝送品質の低下は抑制される。その結果、光伝送後の伝送品質は、従来より改善される。
【００２６】
また、第１マッハツェンダ１４ａは、ＬＮ基板内に拡散形成され、ＬＮ基板に埋め込まれた第１マッハツェンダ１４ａが、各アームに形成された第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃに、複数の電極１４ｄ〜１４ｇを有する。これにより、光送信機１０−ｎは、半導体マッハツェンダにて生じる位相変動に伴う光ロスを発生させることなく、多値変調信号を生成することができる。したがって、光送信機１０−ｎは、上記光ロスと非線形特性とを補正するための電極を別途設ける必要がないため、少ない部品点数で効果的にＱＡＭ変調を行うことができる。更に、光ロスの発生は、平均光出力レベルを低下させることから、ＣＷＬＤ１３から入力されるレーザ光Ｌが同等の場合、光送信機１０−ｎは、ＬＮ基板を使用しない他の光送信機と比較して、より高出力の光信号を送信することができる。
【００２７】
また、光送信機１０−ｎは、第１マッハツェンダ１４ａの各アームに形成された第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃに、複数の電極１４ｄ〜１４ｇを有する。したがって、光送信機１０−ｎは、２値の電位を出力する駆動回路１２ａ〜１２ｄを複数設けることで、多値の電位を出力する駆動回路を必要とせずに、１６ＱＡＭ以上の変調を行うことができる。
【００２８】
（変形例１）
以上、１６ＱＡＭ変調を例に採り、光ＱＡＭ変調器１４の構成及び動作を説明したが、光ＱＡＭ変調器１４は、第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃの各々にｎ個（ｎは自然数）の電極を設けることで、２ｎ×２ｎＱＡＭ変調を実現することができる。図７は、変形例１（２ｎ×２ｎＱＡＭの場合）に係る光ＱＡＭ変調器１４の構成の一例を示す図である。図７に示すように、第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃには、それぞれｎ個ずつの電極１４ｄ−１〜１４ｄ−ｎ、１４ｆ−１〜１４ｆ−ｎが設けられている。また、電極１４ｄ−１〜１４ｄ−ｎ、１４ｆ−１〜１４ｆ−ｎには、それぞれ電位を与えるための駆動回路１２ｃ−１〜１２ｃ−ｎ、１２ａ−１〜１２ａ−ｎがｎ個ずつ電気接続されている。これにより、各電極における入力光の位相変調によって、１つの第２マッハツェンダにつき、２ｎ個の光の状態の生成が可能となる。したがって、光ＱＡＭ変調器１４は、第２マッハツェンダ１４ｂ、１４ｃからの出力光間にπ／２の位相差をもたせることで、２ｎ×２ｎ種類の光の状態（値）を生成することができる。その結果、２ｎ×２ｎＱＡＭ変調が実現される。
【００２９】
（変形例２）
更に、別の変形態様として、光送信機１０−ｎは、ＣＷＬＤ１３からの出力光を分離する偏波分配器１９を有するものとしてもよい。すなわち、光送信機１０−ｎは、入力されたレーザ光Ｌを分離して、直交する２つの偏波光を生成し、各偏波光を、第１のマッハツェンダ１４ａの各分岐導波路（アーム）に出力する偏波分配器１９を更に有するものとしてもよい。図８は、変形例２（二重偏波型２ｎ×２ｎＱＡＭの場合）に係る光ＱＡＭ変調器１４の構成の一例を示す図である。図８に示すように、光ＱＡＭ変調器１４は、ＣＷＬＤ１３から入力されるレーザ光Ｌを偏波分配器１９により分離することで、直交する２つの偏波（ＴＥ（Transverse  Electric）波とＴＭ（Transverse  Magnetic）波）の光を生成する。第２マッハツェンダ１４ｂは、ＴＥ波の光に対して２ｎ×２ｎＱＡＭ変調を行うと共に、第２マッハツェンダ１４ｃは、ＴＭ波の光に対して２ｎ×２ｎＱＡＭ変調を行う。これにより、光送信機１０−ｎは、二重偏波（Dual  Polarization）型の２ｎ×２ｎＱＡＭを実現することができる。
【００３０】
（変形例３）
また、光送信機１０−ｎは、等しい電極長を偏波分配器１９に適用することにより、２ｎ×２ｎＱＡＭ変調に限らず、直交デュオバイナリ（Duo-binary）変調を実現することもできる。すなわち、光送信機１０−ｎにおいて、複数の駆動回路１２ａ〜１２ｄは、複数の電極１４ｄ〜１４ｇに対して、各々異なる振幅の信号を出力し、複数の電極１４ｄ〜１４ｇは、上記異なる振幅の信号と各電極の電位とを用いて、上記光を、直交デュオバイナリ変調するものとしてもよい。図９は、変形例３において、等しい電極長と異なる振幅の駆動回路出力値とを用いた場合における、各電極１４ｆ、１４ｇの電位と光位相差との関係の一例を示す図である。駆動回路１２ａ〜１２ｄが、異なる振幅の出力信号を、長さの等しい電極に与える（図５参照）ことで、光ＱＡＭ変調器１４は、図９に示すような光の位相状態を得ることができる。すなわち、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“０”、“０”の場合には、光位相差は「０」となり、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“１”、“０”の場合には、光位相差は「π」となる。また、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“０”、“１”の場合にも、光位相差は「π」となる。そして、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“１”、“１”の場合には、光位相差は「２π」となる。
【００３１】
図１０は、変形例３に係る光ＱＡＭ変調器１４の構成の一例を示す図である。図１０に示すように、上述の位相差をもつ２つの光が、第２マッハツェンダ１４ｃからの出力時に合波されることで、３つの光の状態（３値）が生成される。変形例３では、図５に示した例とは異なり、電極１４ｆ、１４ｇの電位がそれぞれ“１”、“０”の場合と“０”、“１”の場合とで、第２マッハツェンダ１４ｃの各アーム間の光位相差は同一の値をとる。このため、各電極１４ｆ、１４ｇの電位の組合せにより取り得る光位相差は、３種類となる。更に、一方の第２マッハツェンダ１４ｃからの出力光の位相差はπ／２ずらされるため、第１マッハツェンダ１４ａからの出力時に、他方の第２マッハツェンダ１４ｂからの出力光と合波されることで、９（＝３×３）ＱＡＭの光ＱＡＭ変調が実現される。このような直交デュオバイナリ変調は、高い波長分散耐性を有する。
【００３２】
（変形例４）
更に、別の変形態様として、２ｎ×２ｎＱＡＭ変調を行う光ＱＡＭ変調器１４は、各駆動回路１２ａ、１２ｂからの出力信号を同一の信号とし、各駆動回路１２ｃ、１２ｄからの出力信号を同一の信号とすることで、２ｎ−１×２ｎ−１ＱＡＭ変調を実現することができる。図１１は、変形例４に係る光ＱＡＭ変調器１４が２ｎ−１×２ｎ−１ＱＡＭ変調を行った場合における、各電極１４ｆ、１４ｇの電位と光位相差との関係の一例を示す図である。各駆動回路１２ａ、１２ｂから各電極１４ｆ、１４ｇへそれぞれ入力される信号は、同一の信号であることから、各電極１４ｆ、１４ｇにおける電位は、同一の値（共に“０”又は共に“１”）をとる。その結果、第２マッハツェンダ１４ｃの各アームにおける光の位相差は、図１１に示す状態となる。すなわち、各電極１４ｆ、１４ｇの電位が異なる光位相状態は生成されないこととなり、光位相差は、“０”又は“２π”の２種類となる。これにより、光ＱＡＭ変調器１４は、４ＱＡＭ変調（ｎ＝２の場合）が可能となる。
【００３３】
光伝送装置２は、かかる特性を利用することで、入力された方式選択信号に従い、変調方式を、例えば、１６ＱＡＭ変調方式から４ＱＡＭ変調方式に変更することができる。変形例４に係る光伝送装置２によれば、受信側の光伝送装置３が４ＱＡＭ変調方式にのみ対応した旧式の装置である場合にも、送信側における光伝送装置２の変調方式を、受信側に合わせて変更することにより、光信号の送受信が可能となる。したがって、光伝送装置２は、受信側の変調数に応じて、多様な光伝送装置に柔軟に対応することができる。その結果、光伝送システム１の汎用性が向上する。
【００３４】
なお、上記説明では、実施例、変形例毎に個別の構成、及び動作を説明した。しかしながら、実施例及び各変形例に係る光伝送装置２は、他の変形例に特有の構成要素を併せて有するものとしてもよい。また、実施例、変形例毎の組合せについても、２つに限らず、３つ以上の組合せ等、任意の形態を採ることが可能である。例えば、変形例１、３、４に係る光伝送装置２が、変形例２に係る偏波分配器１９を有し、ＣＷＬＤ１３からの出力光を分離するものとしてもよい。また、変形例１〜３に係る光伝送装置２が、方式選択信号に基づいて変調方式の切替えを行う機能をもつものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  光伝送システム
２  送信側光伝送装置
３  受信側光伝送装置
４  合波回路
５  分波回路
１１  信号処理回路
１２  駆動回路
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  駆動回路
１３  ＣＷＬＤ
１４  光ＱＡＭ変調器
１４ａ  第１マッハツェンダ
１４ｂ、１４ｃ  第２マッハツェンダ
１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇ  電極
１４ｈ  シフト回路
１５  ＰＤ（フォトダイオード）
１６  ＩＶ変換回路
１７  低域ＡＣ電力監視回路
１８ａ、１８ｂ  補正回路
１９  偏波分配器
１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎ  光送信機
２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎ  光受信機
ａ  振幅
Ｃ  光伝送路
Ｉ  同相（In-phase）軸、実数軸
Ｌ  ＣＷレーザ光
Ｑ  直角位相（Quadrature）軸、虚数軸
ｔ  時間
Ｔ１  信号遅延差
Ｗ１、Ｗ２  駆動回路からの出力波形
【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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