(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．光信号入力Ａ（１２）と、
ｂ．前記光信号入力を、偶数タイムスロットを占める第１の光パルスストリームおよび奇数タイムスロットを占める第２の光パルスストリームに分割するためのクロック部と、
ｃ．前記第１の光パルスストリームをガイドするための第１の導波路部と、
ｄ．前記第２の光パルスストリームをガイドするための第２の導波路部と、
ｅ．エンコーディング信号を提供するためのエンコーディング手段と、
ｆ．前記エンコーディング手段のエンコーディング信号に応答して、前記第１の光パルスストリーム中にゼロまたはπの位相シフトを生じさせるための、前記第１の導波路部中の第１の位相シフタ（１７）と、
ｇ．前記エンコーディング手段のエンコーディング信号に応答して、前記第２の光パルスストリーム中にゼロまたはπの位相シフトを生じさせるための、前記第２の導波路部中の第２の位相シフタ（１８）と、
ｈ．位相シフトされた前記第１および第２の光パルスストリームを混合して出力信号を生成するための第１の５０／５０カプラ（２１）とを有する
ことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記入力信号が光パルスストリームである
ことを特徴とする請求項１記載の変調器。
【請求項３】
前記入力信号が、連続波源である
ことを特徴とする請求項１記載の変調器。
【請求項４】
前記クロック部は、
ｉ．前記光信号入力を第１の光信号および第２の光信号に分割するための手段と、
ｊ．前記第１の光信号をガイドするための第３の導波路部と、
ｋ．前記第２の光信号をガイドするための第４の導波路部と、
ｌ．前記第３の導波路部中の第３の位相シフタ（１３）と、
ｍ．前記第４の導波路部中の第４の位相シフタ（１４）と、
ｎ．前記第１の光信号中に０またはπ／２の位相シフトを生じさせるための前記第３の位相シフタ中の第１の電圧源と、
ｏ．前記第２の光信号中に０または−π／２の負の位相シフトを生じさせるための前記第４の位相シフタ中の第２の電圧源と、
ｐ．位相シフトされた前記第１および第２の光信号を第１および第２の光パルスストリームに変換するための第２の５０／５０カプラ（１６）と
を有することを特徴とする請求項１記載の光変調器。
【請求項５】
前記第１の電圧源および第２の電圧源は、クロックに応答して動作し、前記クロックは、５０％のデューティサイクルおよびＲ／２の周波数を有し、Ｒはビットレートである
ことを特徴とする請求項４記載の光変調器。
【請求項６】
請求項１記載の光変調器を有する伝送システムであって、
ｉ．前記出力信号を受信器に送信するための光ファイバ伝送ライン（６４）と、
ｊ．受信された前記出力信号を、第１の光信号および第２の光信号に分割するための手段（６３）と、
ｋ．前記第１の光信号をガイドするための第３の導波路部と、
ｌ．前記第２の光信号をガイドするための第４の導波路部と、
ｍ．前記第３の導波路部中の光遅延線（６５）と、
ｎ．前記第３の導波路部に接続された第１の入力と、前記第４の導波路部に接続された第２の入力と、第１の出力と、第２の出力とを有し、遅延された前記第１の光信号を前記第１の入力から受信するとともに前記第２の光信号を前記第２の入力から受信して、オン・オフキーイングフォーマットの第３の光信号（６８）及び第４の光信号（６９）をそれぞれ前記第１の出力及び前記第２の出力から出力するための第２の５０／５０カプラ（６７）とをさらに有する
ことを特徴とする伝送システム。
【請求項７】
５０％のデューティサイクルおよびＲ／２の周波数を有するクロック信号を提供する手段を有し、Ｒはビットレートである
ことを特徴とする請求項６記載の伝送システム。
【請求項８】
請求項４記載の光変調器を有する伝送システムであって、
ｑ．前記出力信号を受信器に送信するための光ファイバ伝送ラインと、
ｒ．受信された前記出力信号を第３の光信号および第４の光信号に分割するための手段と、
ｓ．前記第３の光信号をガイドするための第５の導波路部と、
ｔ．前記第４の光信号をガイドするための第６の導波路部と、
ｕ．前記第５の導波路部中の光遅延線（６５）と、
ｖ．前記第５の導波路部に接続された第１の入力と、前記第６の導波路部に接続された第２の入力と、第１の出力と、第２の出力とを有し、遅延された前記第３の光信号を前記第１の入力から受信するとともに前記第４の光信号を前記第２の入力から受信して、オン・オフキーイングフォーマットの第５の光信号（６８）および第６の光信号（６９）をそれぞれ前記第１の出力及び前記第２の出力から出力するための第３の５０／５０カプラ（６７）とをさらに有する
ことを特徴とする伝送システム。
【請求項９】
５０％のデューティサイクルおよびＲ／２の周波数を有するクロック信号を提供する手段をさらに含み、Ｒはビットレートであり、前記第１の電圧源および第２の電圧源は、前記クロック信号に応答して動作する
ことを特徴とする請求項８記載の伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光変調器に係り、特に、ミニマムシフトキーイング（ＭＳＫ）を使用する光変調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミニマムシフトキーイング（ＭＳＫ）は、無線およびマイクロ波通信においてよく知られた変調フォーマットである。M.L. Doelz および E.T. Heald、Minimum-shift data communication system、米国特許２，９７７，４１７、March 28, 1961 を参照のこと。これは、ファースト周波数シフトキーイング（Fast FSK）とも呼ばれる。R. deBudaによる、IEEE Trans. Commun. COM-20, p. 429 (1972)を参照のこと。ここで、ＭＳＫにより、変調インデックスｈ＝０．５を有する全てのＣＰＦＳＫ（continuous phase frequency shift keying）変調スキームを指す。J.B. Anderson, T. Aulin および C.-E. Sundberg による Digital Phase Modulation (Plenum Press, New York, 1986)、C.-E. Sundberg による IEEE Communications Magazine, Vol. 24, p. 25 (1986) を参照のこと。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
振幅変調と比べて、ファイバ光通信システムにおけるＭＳＫは、より狭いパワースペクトルを有し、振幅包絡線（envelope）を一定に保つことにより、非線形劣化（degradation）を受けることが少ない。その多くの利点にも関わらず、ＭＳＫは、主に、信頼性のある光ＭＳＫ送信機および受信機を製造する困難さのために、商用の光ファイバ通信システムにおいて使用されたことがない。今日、光ファイバ通信において、送信されるデータは、位相の代わりに、光波の強度においてエンコードされる。オン・オフキーイング、即ちＯＯＫとして知られる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
我々は、始めて、ＭＳＫフォーマットにおける外部電気光（electro-optical）変調を具現化した。本発明のＭＳＫ変調器は、クロック部およびデータ部を使用する。クロック部において、入力ｃｗ光源は、２つのクロックパルスストリームに分けられる。これを達成するための１つのやり方は、一対の位相変調器およびカプラを使用して、入力レーザ源を２つのクロックパルスストリームに分けることである。そして、データ部は、別の対の位相変調器を使用して、各クロックパルスの位相を適切に変調する。最終的に、第２のカプラが使用されて、所望のやり方で２つのストリームを加算し、これにより、ＭＳＫ送信モードを実行する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
コヒーレント光波の位相の変調は、データ通信に対して使用されうる。図１において、ＭＳＫの「位相ツリー」が示されており、これは、差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）として知られる位相変調スキームと似ているがわずかに異なる。両方共に、データを表すために差動コーディングスキームを使用する。ＭＳＫにおいて、デジタル１およびデジタル０は、それぞれ、π／２ラジアン（即ち９０°）の上向き（＋）および下向き（−）の位相シフトにより表される。ＤＰＳＫにおいて、デジタル１は、πラジアン（即ち１８０°）の位相シフト（アップまたはダウンのいずれか）により表され、デジタル０は、位相の変化がないことにより表される。図１は、８ビットデータストリームの一例０１１１００１０を示す。実際のＭＳＫまたはＤＰＳＫシステムにおいて、位相トレースは、有限帯域幅を有する変調器により生成されるように、スムーズな曲線となることがあり、図１に示されたような模式的表現の直線的セグメントに必ずしもならない。
【０００６】
ＭＳＫおよびＤＰＳＫの両方は、光ファイバ送信のための伝統的なＯＯＫ変調フォーマットより優れた利点を提供する。１つのそのような利点は、クロスフェーズ変調(cross phase modulation)の抑制であり、これは、光ファイバのカー（Kerr）非線形性による高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）システムにおける現在支配的な悪化（impairment）である。実際的な観点から、ＤＰＳＫは、ＭＳＫより具現化が容易である。これは、ＤＰＳＫにおいて、位相変動が、０とπとの間に制限され、商業的に入手可能な位相変調器、例えば、ＬｉＮｂＯ３位相変調器で達成されうるからでる。高速光ＤＰＳＫデータ伝送（典型的には、１０Ｇｂ／ｓ）の実験およびシミュレーションの両方がレポートされている。M.Rohde 等による Electronics Letters, Vol. 36, p. 1483 (2000)；J.-K. Rhee 等によるIEEE Photonics Technology Letters, Vol. 12, p. 1627 (2000) を参照のこと。
【０００７】
しかし、典型的なＬｉＮｂＯ３位相変調器は、ＭＳＫに対して有効ではない。これは、ＭＳＫにおいて、位相変動は、リミットを有しないランダムウォーク（random walk）として記述されうるやり方で生じるからである。極端な場合において、データストリームが１１１１１１１１ビットシーケンスを含む場合、位相は増大し続け、このビットシーケンスの結果として、４πの合計相対位相シフトに達する。現存の位相変調器を使用してそのような位相シフトを達成するために十分なドライバ電圧を提供することは、公知の回路では現在困難である。この理由のために、光ＭＳＫは、低速において半導体レーザの直接（内部）位相変調を使用する試みがなされたが、殆ど研究されなかった。M. Shirasaki 等によるElectronics Letters, Vol. 24, p. 486 (1988) を参照のこと。
【０００８】
ＭＳＫは、ＤＰＳＫより重要な利点を有する。例えば、ＭＳＫは、ＤＰＳＫより狭いパワースペクトルを有する。また、ＭＳＫ信号は、以下に詳細に説明する１ビット遅延線干渉計（delay line interferometer）を使用することにより、受信機においてＮＲＺ（non-return-to-zero）ＯＯＫフォーマットに有効に変換されうる。比較により、受信機においてＯＯＫフォーマットに変換されるＤＰＳＫ信号は、約１ｄＢのアイクロージャーペナルティ（eye-closure penalty）を受ける。光ＭＳＫはＤＰＳＫより具現化するのにより困難であるが、本発明により可能となる。
【０００９】
ＭＳＫフォーマットに基づく光変調器が、図２に示されている。この図は、点線のボックス１１により表された光集積回路（ＯＩＣ）に具現化され得るホトニク回路図である。ＯＩＣへのレーザ入力が、１２で示されている。典型的なＤＷＤＭシステムは、Ｃバンド、またはＣバンド＋Ｌバンドにおいて動作する。これは、一般に、１５３０−１６１０ｎｍの波長に対応する。拡張Ｌバンドシステムは、１６２０ｎｍまで動作することができる。これらのシステムのためのレーザは、よく知られている。
【００１０】
図２においてボックス１１により示された集積回路（ＩＣ）具現化は、図に示されたアッセンブリの製造のための様々なアプローチを表す。これらは、基板にマウントされたＩＣサブアッセンブリおよび／またはディスクリートコンポーネント、プレーナ導波路またはファイバを使用する相互接続、リジット（rigid）ガラスまたは半導体プラットフォームを使用する光ベンチ（optical bench）技術などを使用することを含む。
【００１１】
図２のデバイスにおいて、２分の１（1-by-2）パルスカーバ（carver）を使用することによりクロック部において処理されて、入力ｃｗ光から２つのパルスストリームを生じる。これを達成するための１つの方法は、図に示されているように、入力ｃｗ光を分割し、２つの得られるチャネルをパルスシフトデバイス１３，１４（位相シフトデバイス１３，１４，１７および１８は、以下、位相シフタと呼ばれる）にガイドすることによる。クロック部は、レーザ入力を、公称データレートの半分の周波数のクロック信号で変調する。そして、位相シフタ１３および１４の２つの出力は、５０−５０カプラ１６において結合される。光カプラの構造および動作は、以下により詳細に説明される。カプラ１６からの２つのチャネルの出力は、上述のクロックレートに等しい反復レートの５０％デューティサイクルパルスストリームである。
【００１２】
２つのパスルストリームは、データ部の第２の対の位相シフタ１７，１８にガイドされる。そして、位相シフタ１７および１８は、一方のデバイスまたは他方のデバイスを使用して、全てのパルスの位相を適切に変調することにより、２つのパルスストリームのデータをエンコードするために使用される。したがって、データは、位相シフタ１７および１８の電子的制御電圧においてエンコードされる。これは、デバイスの重要な特徴であり、周波数シフティングデバイスのために提案された同様の構成から区別する。“An Electro-Optical Frequency Shifter, http://www.nasatech.com/Briefs/Sept00/NPO20531.html を参照のこと。
【００１３】
位相シフタ１７および１８の出力は、カプラ２１を通してガイドされる。カプラ２１の出力は、２２，２３で示されている。
【００１４】
図１に示された典型的なデータストリーム０１１１００１０は、ＭＳＫ変調器の動作を説明するために使用される。奇数および偶数番号タイムスロットを分離するコンセプトが、図３に示されている。実際において、波形は、有限帯域幅を含み、図３に示されたような急な（abrupt）エッジを有しない。このデバイスにおける有限帯域幅の使用は、性能を大幅に低下させない。図３に示された表現は、模式的であり、インストラクション目的のためにのみ意図されている。更なる詳細が、表１に示されている。
【表１】
0003958642.tif 000002
【００１５】
表１は、ビット番号（ｎ）、一例のバイナリデータストリームのコンテンツ（Ｂ）、相対光位相（Φ）、デバイスの出力における位相角の複素数表現（Ｃ）、各位相変調器において必要とされる電圧（Ｖ（１３），Ｖ（１４），Ｖ（１７），Ｖ（１８））、および各ビットに対するデバイス中の様々な場所における光パルスの複素振幅（Ａ（１７），Ａ（１８），Ａ（２２），Ａ（２３））を示す。全ての偶数番号のＣは実数（±１、これは、０または１８０度の相対位相シフトを表す）であるが、全ての奇数番号のＣは虚数（±ｉ、これは、９０または２７０度の相対位相シフトを表す）である。Ｖ（１３）およびＶ（１４）は、クロック部中の位相シフタ１３および１４の制御電圧であり、これは、公称データレートの半分の単に５０％デューティサイクルクロック信号である。
Ｖｎ（１３）＝［１＋（−１）ｎ＋１］Ｖπ／４
Ｖｎ（１４）＝−［１＋（−１）ｎ＋１］Ｖπ／４
【００１６】
Ｖπの意味は、以下に説明される。Ａ（１７）およびＡ（１８）は、データ部（入力１２におけるレーザ源と呼ばれる）中の位相シフタ１７および１８にそれらが入る直前のクロックパルス信号の複素数振幅である。これらのクロックパルスは、奇数番号のタイムスロットのためのシフタ１７に到着し、かつ偶数番号のタイムスロットのためのシフタ１８に到着する。そして、位相シフタ１７および１８は、奇数番号および偶数番号のパルスの位相を別個に制御するために使用され、これは、位相シフトなしまたは更なるπ位相シフトのいずれかを伝える。Ｖ（１７）およびＶ（１８）は、位相シフタ１７および１８の制御電圧であり、電子論理回路でオリジナルデータＢから得られうる。これは、以下に詳細に説明する。Ａ（２２）およびＡ（２３）は、２つの出力２２および２３の複素数振幅である。Ａ（２２）は、重要でない定数を除きＣと同じ所望の出力であり、Ａ（２３）は、重要でない位相ファクタを有するＡ（２２）の共役複素数である。出力２２は、データ送信のために使用されることになり、出力２３は、他の目的のため、例えば送信機モニタリングのためにリザーブされうる。
【００１７】
デバイス中の基本コンポーネントの数学的モデル並びにＭＳＫ送信機の機能を実行するためにいかにこれらのコンポーネントが調整されるかが、完全さのために提供される。デバイスの主要なコンポーネントは、入力の位相をπＶ／Ｖπラジアンシフトする位相シフタ（１３，１４，１７，１８）である。換言すれば、出力は、ｅｘｐ（ｉπＶ／Ｖπ）を乗算された入力に等しい。ここで、Ｖπは、πラジアンの位相シフトに対応する電圧である。デバイスの第２に主要なコンポーネントは、５０−５０カプラ（図２に示された１６および２１）である。以下の説明のために、位相シフタ１３の出力は、信号“Ｘ”とされ、位相シフタ１４の出力は、信号“Ｙ”とされる。
【００１８】
２つの信号ＸおよびＹは、５０−５０カプラ１６にガイドされ、そこで、周知の進行波（traveling wave）原理により、２つのチャネル中の光波信号が、干渉する。カプラの長さの適切な選択により、そして周知のカプラ設計に従って、５０−５０カプラからの２つの出力チャネル（ここでは、便宜のために、「トップ」ブランチおよび「ボトム」ブランチと呼ぶ）中の出力信号が、以下のように表される。
トップブランチ：    （Ｘ＋ｉＹ）／√２
ボトムブランチ：    （Ｙ＋ｉＸ）／√２
【００１９】
入力１２におけるスプリッタは、トップ入力ブランチのみを有する（他方の入力ブランチは、使用されない）５０−５０カプラとしてモデル化することができる。入力１２におけるレーザ源を、基準（ゼロ位相）として使用して、ＸおよびＹは、次式で表される。
Ｘ＝ｅｘｐ［ｉπＶ（１３）／Ｖπ］／√２
Ｙ＝ｉｅｘｐ［ｉπＶ（１４）／Ｖπ］√２
【００２０】
奇数番号ビット（ｎ＝１，３，５，７）を考えると、
Ｖ（１３）＝Ｖπ／２
Ｖ（１４）＝−Ｖπ／２
したがって、カプラ１６の出力は、それぞれトップブランチおよびボトムブランチに対して次式となる。
Ａ（１７）＝｛exp(iπ/2)/√2+i［ｉexp(-iπ/2)/√2］｝/√２＝ｉ
Ａ（１８）＝｛ｉexp(-iπ/2)/√2+i［exp(iπ/2)/√２］｝/√２＝０
同様に、全ての偶数番号ビット（ｎ＝２，４，６，８）に対して、Ａ（１７）＝０およびＡ（１８）＝ｉである。これら２つのクロック信号のセットは、位相シフタ１７および１８の第２の対を通ってガイドされ、それぞれ、πＶ（１７）／ＶπラジアンおよびπＶ（１８）／Ｖπラジアンの位相変化を受ける。前述したように、位相シフタ１７および１８は、奇数番号ビットおよび偶数番号ビットに対する位相変調をそれぞれ実行する。位相シフタ１７および１８からの位相変調されたパルスは、カプラ２１により混合される。これにより、カプラ２１からの出力２２，２３は、奇数および偶数のビットの両方を含む。
【００２１】
第１のビットを例としてとると、制御電圧Ｖ（１７）＝Ｖπであり、したがって、位相シフタ１７の出力は、次式で表される。
Ａ（１７）×exp［ｉπＶ（１７）／Ｖπ］＝ｉ×exp（ｉπ）＝−ｉ
そして、この信号は、カプラ２１により分割され２つの出力となる。
トップブランチ：  Ａ（２２）＝（−ｉ＋０）／√２＝−ｉ／√２
ボトムブランチ：  Ａ（２３）＝［０＋ｉ（−ｉ）］／√２＝１／√２
データの残りに対する出力Ａ（２２）およびＡ（２３）は、同様にして実行されうる。
【００２２】
位相シフタ１３，１４および１７，１８が図４に示されており、エレクトロオプティック基板４１が、基板中に形成された拡散導波路（diffused waveguide）４２と共に示されている。エレクトロオプティック基板は、この材料について存在する高度に開発された技術のために、好ましくはリチウムニオベート（lithium niobate）である。しかし、他のエレクトロオプティック材料が、置き換えることができる。導波路４２は、チタン拡散（titanium diffusion）により形成されうる。導波路の形成についての詳細は、ここでは簡潔さのために省略されている。リチウムニオベートおよび他のエレクトロオプティック材料中に適切な導波路を形成するための技法は、この技術分野においてよく知られている。ストリップ電極４３が、アクティブなエレクトロオプティック領域の上にある。図４中のＲＦ入力により模式的に表されているように、適切な電圧をストリップライン上に加えることにより、導波路を通って進む光の位相がシストされる。シフトの度合いは、デバイスのアクティブ領域の特性、主に光パス長を調節することにより、周知のやり方で制御される。
【００２３】
ここでは、例として、他の位相シフティングデバイスにより従来のエレクトロオプティック位相シフタが与えられているが、ホトニック相互作用を使用して、半導体、典型的にはＩＩＩ−Ｖ族半導体中に具現化された位相シフタも、使用されうる。半導体位相シフタが使用されるとき、位相シフタを、半導体基板中に形成された導波路と共に一体化することが便利であることが、当業者に明らかとなるであろう。
【００２４】
５０／５０光カプラ１６および２１が、図５に示されている。５０／５０光カプラの設計および動作は、よく知られている。多くのプレーナライトガイドＯＩＣにおけるキーエレメントが存在する。例えば、ゼロから１に変化する結合比を有する５０／５０カプラが、フーリエフィルタおよびリングフィルタにおいて使用される。本発明において使用されるような５０％パワー分割比を有するカプラは、マッハゼンダ干渉計（ＭＺＩ）においても使用され、光伝送システムにおいて広く使用されている。これらのデバイスは、しばしば、シリカベースドのＰＬＣ（planar lightguide circuits）において具現化される。
【００２５】
図５において、カプラのための基板が、５１で示されている。基板は、ガラス、ＬｉＮｂＯ３または他の適切な堅い支持体（rigid support）でありうる。高品質光集積回路のために、適切な基板材料はシリコンである。これは、ＳＯＢ（silicon optical bench）技術として知られており、最新技術によるＰＬＣの製造は、いくつかの点において、シリコンＩＣウェハ製造に従う。この技術における導波路層は、図中の層５２により表されたＳｉＯ２である。この層は、典型的には、蒸気酸化（steam oxidation）により成長させられた、またはＬＰＣＶＤ（low pressure chemical vapor deposition）により堆積されたアンドープドシリカである。フレームハイドロリシス（flame hydrolysis）（ＦＨＤまたはＶＡＤ）のような厚いＳｉＯ２層を製造するための他の技法も、使用されうる。２つの導波路は、層５２中に、５３および５４で、カップリングセクション５５と共に示されており、導波路は、平行に走りかつ互いに近くに配置されている。
【００２６】
相補性カプラの基本動作は、よく知られている。これは、光波をコヒーレントに分割する。導波路５３への入力光波は、Ｐｉであり、導波路５４からの出力光波は、Ｐｏである。導波路が、図５におけるように近くに配置されるとき、導波路５３中の光波の消えやすいテール（evanescent tail）は、導波路５４中に延び、電気的偏光（electric polarization）を誘導する。偏光は、導波路５３に再結合（couples back）する光波を、導波路５４中に生成する。
【００２７】
示されたデバイスにおいて、２つの導波路は、シングルモードであり、カップリング領域において平行である。導波路５３は、アクティブ領域の端部において導波路５２から曲げられ、徐々に分離される。入力光波Ｐｉおよび出力光波Ｐｏは、次式で関係づけられる。
Ｐｉ＝ｋＰｏ
ここで、ｋは、結合比である。結合比は、結合領域により強く影響を受け、特に、コアとクラッドの屈折率の差により強く影響を受ける。屈折率の差は、典型的には、導波路が完成される製造の後に、加熱して、結合比を調節することにより調節されうる。
【００２８】
シリコンおよびＬｉＮｂＯ３が、基板材料として上述されたが、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、溶融（fused）シリカなどのような材料に基づく他の材料、ポリマー材料でさえも使用されうる。
【００２９】
オリジナルデータを制御電圧Ｖ（１７）およびＶ（１８）に変換するために使用されるロジックは、表２は示されている。
【表２】
0003958642.tif 000003
【００３０】
第１のステップにおいて、オリジナルのバイナリデータストリームＢｎは、変化（Ｄｎ＝ＮＯＴ Ｄｎ−１）がＢｎ＝１に対応し、変化なし（Ｄｎ＝Ｄｎ−１）がＢｎ＝０に対応するように、差動的にエンコードされたデータストリームＤｎに変換される。第２のステップにおいて、データタイムスロットは、複数の対にグループ化され、整数ｍ（ｍ＝０，１，２，３...）でラベル付けされる。タイムスロット番号は、次式で表されうる。
奇数番号に対して    ｎ＝２ｍ＋１
偶数番号に対して    ｎ＝２ｍ
【００３１】
第３のステップにおいて、別のクロック信号Ｅｎが生成され、４分の１のビットレートで実行される。
Ｅｎ＝［１＋（−１）ｍ］／２
第４のステップにおいて、別のデータストリームＦｎが、ＤｎおよびＥｎをＸＯＲ（排他的ＯＲ）動作と結合することにより計算される。
Ｆｎ＝ＤｎＸＰＲＥｎ
最後のステップにおいて、Ｆｎが、制御電圧を決定する。
Ｖ２ｍ＋１（１７）＝Ｆ２ｍ＋１×Ｖπ
Ｖ２ｍ（１８）＝Ｆ２ｍ×Ｖπ
【００３２】
全てのこれらのステップは、標準的デジタルデータ処理技法で実行されうる。上記のアプローチの有効性の数学的証明は、簡単であり、ここでは省略する。Ｖ（１７）は、奇数番号タイムスロットの間可能な限り平坦（一定）に維持されるべきこと、かつその変化が偶数番号タイムスロットにおいてのみ起きるべきであることは、研究する価値がある。Ｖ（１８）に対しては、単にその反対である。これは、光が位相シフタ１７および１８中に存在するとき、制御電圧の変化（transition）が起きないことを保証することになる。
【００３３】
図６において、変調器１１の出力からのエンコードされたＭＳＫ信号は、光ファイバ伝送ライン６１を通して、リモート受信器ステーションに送信され、そこで、ＭＳＫ信号が、デコーダステーション６２においてデコードされる。ＭＳＫ信号をデコードすることは、様々な技法および手段により実行されることができ、以下は、その一例を示すことが理解されるべきである。図６は、５０−５０スプリッタ６３を示し、これは、入力信号６４を２つのブランチ、上側ブランチおよび下側ブランチに等しく分割する。上側ブランチ中の信号は、遅延手段６５を通してガイドされ、これは、信号を１ビットピリオド（１タイムスロット）だけ遅延させる。
【００３４】
既知の光遅延手段は、例えば、シリコン光ベンチ技術において使用されるようないずれか適切なＯＩＣ基板において実現され得る構成が使用されうる。図は、使用されうる適切な長さの光ファイバとしての遅延手段を表す。２つのブランチは、一方（いずれか一方）が１ビットピリオドだけ遅延され、５０−５０カプラ６７でコヒーレントに結合される。適切なカプラが、上述されている。カプラは、ＭＳＫ信号中の２つの隣接するビットの干渉結果（interference product）を生じる。５０−５０カプラの１つの出力において、先行するビットに対して現在のビットの位相シフトが＋π／２または−π／２であるかどうかに依存して、コンストラクティブ（constructive）またはデストラクティブ（destructive）干渉が起こる。出力は、６８，６９に生じ、ＭＳＫ信号が有効にＯＯＫフォーマットに変換される。
【００３５】
以上の説明におけるクロック部は、１２におけるｃｗ（連続波）入力を１つのパルスストリームに変換し、そして、パルスストリームから奇数ビットおよび偶数ビットを生成する機能を実行する。当業者は、変調器への入力は、既にパルスストリームである光信号であり、クロック部が奇数番号パルスおよび偶数番号パルスを２つの別個の光パスに導くことができる。
【００３６】
以上の説明は、プラスまたはマイナスのπ／２（クロック部において）またはプラスπ（データ部において）の位相変化を割当てる。他の位相関係も、同様または等価な結果を与えることが分かる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ミニマムシフトキーイング（ＭＳＫ）を使用する改良された光変調器を提供することができる。
【００３８】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参照番号がある場合は、発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を制限するよう解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＳＫ（minimum-shift keying）およびＤＰＳＫ（differential phase shift keying）変調スキームの両方に対する一例の「位相ツリー」を示す図
【図２】本発明による集積ＭＳＫ光変調器を具現化するために使用されうる光回路図の一例を示す図
【図３】図２に示されたＭＳＫ変調器のクロック部により生成される２つの光パルスストリームの位相および振幅、およびデータ部により変調される位相の時間依存ベクトル表現を示す模式図。これらのビットストリームは、その後、結合されて、ＭＳＫ変調器からの最終出力を形成する。
【図４】本発明のＭＳＫ変調器において必要とされる位相シフトを提供するための位相シフトデバイスを示す概略図
【図５】本発明のＭＳＫ変調器において使用するために適切な光カプラを示す概略図
【図６】本発明を具現化するために有用な受信器を含む通信システムを示す概略図
【符号の説明】
１１  変調器
１２  入力
１３，１４，１７，１８  位相シフトデバイス
１６，２１  カプラ
２２，２３  出力
４１  基板
４２  導波路
４３  ストリップ電極
５１  基板
５２  層
５３，５４  導波路
５５  カップリング部
６１  光ファイバ伝送ライン
６２  デコーダ部
６３  ５０−５０スプリッタ
６４  入力信号
６５  遅延手段
６７  ５０−５０カプラ
６８，６９  出力
【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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