JP3693630B2 - 光位相検知装置、光位相制御装置及び光送信装置 - Google Patents

Description

【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、光伝送システムにおいて、平面光導波路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いた光位相制御方式に適用することができる。
【０００２】
また、例えば、高速光変調器として広く用いられる、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）マッハツェンダ型光変調器（以下ＬＮ−ＭＺＭと呼ぶ）を用いた交番位相ＲＺ変調方式の駆動電圧制御装置を備えた光送信装置に適用することができる。
【０００３】
【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する必要があるが、信号光の入力強度を大きくすることは、非線形効果により波形劣化を生じさせることになり、伝送品質をも劣化させることになる。
【０００４】
このような波形劣化を防止する技術として、一般的に、光ファイバ中の非線形光学効果の一つである自己位相変調効果（ＳＰＭ：Ｓｅｌｆ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の限界を改善するためＲＺ（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）変調方式がある。
【０００５】
また、上記のＲＺ変調方式よりも波形劣化の防止を図る変調方式として、以下の文献に示すマッハツェンダー型変調器を採用したＣＳ（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ）−ＲＺ変調方式がある。
【０００６】
文献：Ｙ．Ｍｉｙａｍｏｔｏ ｅｔ．ａｌ．，ＯＡＡ’９９，ＰＤＡ４，１９９９
この文献に記載されているマッハツェンダー型変調器を採用したＣＳ（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ）−ＲＺ変調方式による伝送方式は、より非線形の効果による波形劣化を抑え、より入力パワーを大きくすることができる方式である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した文献に記載されているＣＳ−ＲＺ変調方式による伝送方式は、２電極を有するマッハツェンダー型変調器を使用しているので、キャリアのビット間のキャリア位相差は、変調振幅の変動により生じる。これらの結果、伝送後の波形は劣化を生じ、光のオン／オフレベル符号間で干渉を起こす問題が生じる。
【０００８】
また、多重伝送方式としてＯＴＤＭ方式を採用する伝送方式において、伝送環境の原因から位相ずれが生じるおそれがある。
【０００９】
このような位相ずれをモニタする方法の１つに、光スペクトルアナライザを用いる方法があるが、光スペクトルアナライザは高価であり、大規模であるため、送信器の一部として組み込むことは現実的ではない。
【００１０】
そのため、ＯＴＤＭ伝送方式で用いられる変調光信号のキャリアのビット間位相状態を検知できる光位相検知装置が求められている。また、この光位相検知装置からのキャリアの位相検知情報に基づいてキャリア位相を制御する光位相制御装置及び光送信装置が求められている。
【００１１】
【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の本発明に係る光位相検知装置は、変調信号光のキャリアのビット間位相差を検知する光位相検知装置において、変調信号光を２分岐して、第１の分岐変調信号光と、第２の分岐変調信号光とに所定の位相差を与えた後に合波する位相差付与手段と、同一のキャリア位相の光を合波したときにそのキャリア間の位相差が、０であれば光強度を強め合い、πであれば光強度を打ち消し合うという特性より、位相差付与手段により合波された合波出力の光強度に基づいて、変調信号光のキャリアのビット間位相差を検知する位相差検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の本発明に係る光位相制御装置は、同一のキャリア位相の光を合波したときにそのキャリア間の位相差が、０であれば光強度を強め合い、πであれば光強度を打ち消し合うという特性より、変調多重信号光のキャリアのビット間位相差を検知する光位相検知装置からフィードバックされた光位相検知情報に基づいて、変調信号光のキャリアのビット間位相差を制御する位相制御装置において、入力光パルス列を少なくとも２分岐し、それら分岐された光パルス列のうち一入力光パルスを変調する第１の変調手段と、分岐された光パルスのうち他の一入力光パルスを変調する第２の変調手段と、光位相検知装置からの光位相検知情報を受け取り、その光位相検知情報に基づいて、第１の変調手段により変調された変調信号光のキャリア位相を調整する位相調整手段と、位相調整手段からの変調信号光と、第２の変調手段からの変調信号光とを合波する変調信号光合波手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、第３の本発明に係る光送信装置は、キャリアを生成するキャリア生成手段と、外部からの印加電圧により発生する電界に基づいて屈折率変化を利用して、入力されたデータ信号を、キャリア生成手段により生成されたキャリアで強度変調する変調手段と、変調信号光のキャリアのビット間位相差が反転するようにキャリアを位相制御する位相制御手段とを備える光送信装置において、同一のキャリア位相の光を合波したときにそのキャリア間の位相差が、０であれば光強度を強め合い、πであれば光強度を打ち消し合うという特性より、変調信号光のキャリアのビット間位相差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、位相制御手段が制御するキャリア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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明に係る光位相検知装置の第１の実施形態について図面を参照しながら詳説する。
【００１５】
第１の実施形態は、ＯＴＤＭ伝送方式でＣＳ−ＲＺ変調を採用した高速光伝送システムにおいて、送信器から送信された変調信号光の一部をモニタし、反射型の平面光導波路（ＰＬＣ）を用いて、その変調信号の一部のキャリア位相を検知する場合について説明する。
【００１６】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、本実施形態に係る光位相検知装置を有するシステムの全体構成を示した全体構成図である。なお、光位相検知装置を光位相モニタ部として説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の光位相モニタ部３００は、送信器１００から出力された変調信号光のうち、光カプラ２００により分岐された少量の変調信号光を受け取り、その少量の変調信号光に基づいてモニタするものである。また、送信器１００から出力される残りの大部分の変調信号光は伝送路へ出力される。
【００１８】
図２は、光位相モニタ部３００の内部構成を示したブロック図である。図２に示すように、光位相モニタ部３００は、平面光導波路部（ＰＬＣ部）３１０と、サーキュレータ３２０と、光／電気変換部３３０とを備えるものである。
【００１９】
サーキュレータ３２０は、入力部３４０から与えられた変調信号光を受け取り、その変調信号光をＰＬＣ側出力ポート３２１から出力して、ＰＬＣ部３１０へ与えるものである。また、サーキュレータ３２０は、ＰＬＣ部３１０からの出力信号光を受け取り、その出力信号光を光／電気変換器側出力ポート３２２から出力して、光／電気変換部３３０へ与えるものである。
【００２０】
平面光導波路部（ＰＬＣ部）３１０は、サーキュレータ３２０から変調信号光を受け取り、その受け取った変調信号光を分波し、それら分波された２つの変調信号光のビット間についてキャリア位相差を与えるものである。また、平面光導波路部（ＰＬＣ部）３１０は、位相差を与えられた２つの変調信号光をさらに合波した後に、その合波信号光をサーキュレータ３２０へ与えるものである。なお、この平面光導波路部（ＰＬＣ部）３１０の詳細な構成については後述する。
【００２１】
光／電気変換部３３０は、サーキュレータ３２０からＰＬＣ部３１０の出力信号光を受け取り、その出力信号光の平均パワーを、電圧に変換するものである。
【００２２】
図３は、平面光導波路部（ＰＬＣ部）３１０の内部構成を示す内部構成図である。ＰＬＣ部３１０は、入出力導波路３１１と、Ｙ分岐導波路３１２と、アーム導波路３１３と、アーム導波路３１４と、反射面３１５と、反射面３１６とを有する。なお、この反射面３１５及び３１６は、エッチングされた後、金などを蒸着することにより得ることができるものである。
【００２３】
Ｙ分岐導波路３１２は、アーム導波路３１３とアーム導波路３１４との２つの導波路を有するものであり、アーム導波路３１３の端は反射面３１５を備えており、アーム導波路３１４の端は反射面３１６を備えるものである。
【００２４】
このアーム導波路３１３及び３１４間は、分岐から再度合波するときまでの間に、キャリア位相が打ち消し合うことができる位相差を有している。
【００２５】
本実施形態では、ＣＳ−ＲＺ変調方式を採用しているので、アーム導波路３１３を通過する変調信号光と、アーム導波路３１４を通過する変調信号光との間の位相差を、１ビット遅延に相当する分だけ与えるようにする。
【００２６】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係る光位相検知装置の動作について説明する。
【００２７】
送信器１００からの変調信号光は、光カプラ２００により分岐されて、変調信号光の一部が光位相モニタ部３００へ与えられる。
【００２８】
光位相モニタ部３００に与えられた変調信号光は、入力部３４０からサーキュレータ３２０へ与えられ、サーキュレータ３２０のＰＬＣ側出力ポート３２１から、ＰＬＣ部３１０へ与えられる。
【００２９】
ＰＬＣ部３１０へ与えられた変調信号光は、入出力導波路３１１から入力し、Ｙ分岐導波路３１２により２分岐される。
【００３０】
分岐された変調信号光のうち一方は、アーム導波路３１３を通過し、反射面１３１５により反射され、再びアーム導波路３１３を通過する。
【００３１】
また、分岐された変調信号光のうち他方は、アーム導波路３１４を通過し、反射面３１６により反射され、再びアーム導波路３１４を通過する。
【００３２】
このようにして、それぞれの変調信号光は、再びＹ分岐回路３１２に戻り、Ｙ分岐回路３１２により合波されて、入出力導波路３１１から出力される
例えばＣＳ−ＲＺ変調されたＣＳ−ＲＺフォーマット信号（変調信号光）のビットレートが４０Ｇｂｉｔ／ｓである場合、ＰＬＣ部３１０が分岐した変調信号光間に位相差を与えることによる、キャリアのビット間位相差と光強度との関係について以下で説明をする。
【００３３】
図４は、ＰＬＣ部３１０が２つの変調信号光に位相差を与えてそれらを合波する信号多重の動作を説明する説明図である。図４の（Ａ）は、隣接ビット間のキャリア位相差がπである場合を示したものであり、（Ｂ）は、隣接ビット間のキャリア位相差が０である場合を示したものである。
【００３４】
図４（Ａ）において（１）〜（３）は、変調信号光のうちの他方信号列（すなわちアーム光導波路３１４を通過する方）であり、（４）〜（６）は、変調信号光のうちの一方であって、遅延された信号列（すなわちアーム光導波路３１３を通過する方）である。
【００３５】
（１）及び（４）は入力信号の論理を示す。（２）及び（５）はＣＳ−ＲＺフォーマット信号（変調信号光）のビット毎のキャリアの位相を示す。また（３）及び（６）は光パルスの強度を示す。
【００３６】
変調信号光が分岐されてから再び合波されるまでの、２つのアーム導波路長差によって与えられる位相差が２５ｐｓ（ピコ秒）であるとすると、図４（Ａ）の（４）、（５）、（６）に示されるように、変調信号光はちょうど１ビットの遅延を受け、前の信号とまったく同じ位置に重ね合わされる。この２５ｐｓ（ピコ秒）の位相差は、石英系のＰＬＣの場合、約５．１７ｍｍに相当する。
【００３７】
この場合、ＯＴＤＭ信号の１ビット毎のキャリア位相がπであるため、Ｙ分岐回路で合波された信号の出カは、（１１）で示されるように、キャリア位相が反転したビットは打ち消される。
【００３８】
また、図４（Ｂ）において、（７）、（８）はビット毎のキャリア位相がそろっている場合の信号を示す。この場合、ＰＬＣ部３１０で遅延を受けた信号は（９）、（１０）のようになり、Ｙ分岐導波路３１２で合波されたとき、「１」同士は強められる。
【００３９】
このように、キャリアのビット間位相差がπの場合、平均光出力は最小になる。また、キャリアのビット間位相差が０の場合は、平均光出力が最大になる。
【００４０】
図５は、１ビットおきのキャリア位相差と、ＰＬＣ部３１０の出力光強度の平均値との関係を説明する説明図である。図５の結果は、ＰＬＣ部３１０への変調信号光が０ｄＢｍ（１ｍＷ）の場合を一例として示している。
【００４１】
このようなＰＬＣ部３１０の出力光は、サーキュレータ３２０により、主信号には戻されずに光／電気変換部側出力ポート３２２から出力し、光／電気変換部３３０に与えられる。
【００４２】
ＰＬＣ部３１０の出力光の光平均パワーは、光／電気変換部３３０によって電圧に変換される。
【００４３】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、光の位相状態が電圧に変換できるため、主信号からモニタ光を分岐することで、簡易な装置で光の位相状態をモニタすることが可能になる。
【００４４】
また、光の位相状態と平均パワーとの関係は図５で示した結果になる。ビット間のキャリアの位相差がπである時は、モニタ電圧の値は極小値になっており、ビット間のキャリアの位相がそろっている時はモニタ電圧の値は極大値になる。この平均パワーを適当な電圧に変換することで、ビット間のキャリア位相差を電圧として把握することができる。
【００４５】
（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明に係る光位相検知装置の第２の実施形態について図面を参照して詳説する。
【００４６】
第２の実施形態は、第１の実施形態で説明した図１に示すシステムの全体構成については第１の実施形態と同様であり、光位相モニタ部のＰＬＣ部の構成が第１の実施形態と異なる。
【００４７】
第２の実施形態に係るＰＬＣ部は、分岐された２つの変調変調信号光を再び合波するときに、光信号のキャリアの位相差がπ／２になるように、アーム導波路の長さを微小調整する点に特徴がある。
【００４８】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図６は、第２の実施形態に係る光位相モニタ部の内部構成を示すブロック図である。また、図７は、平面光導波路部（ＰＬＣ部）４１０の構成を示した構成図である。
【００４９】
図７に示すように、第２の実施形態に係るＰＬＣ部４１０は、入出力導波路４１１、Ｙ分岐導波路４１２、アーム導波路４１３、アーム導波路４１４、反射面４１５、反射面４１６を有する。この反射面４１５及び４１６は、エッチングされた後、金などを蒸着し、埋め込むことにより得ることができる。
【００５０】
例えば、変調光信号のビットレートが４０Ｇｂｉｔ／ｓである場合、アーム導波路４１３とアーム導波路４１４との往復分の導波路長差は、巨視的には５．１７ｍｍである。
【００５１】
しかし、これらが合波するときに、光信号キャリアの位相差がπ／２となるようにアーム導波路４１３及び４１４間の長さが調整される。
【００５２】
具体的には、アーム導波路４１３及び４１４間の長さは、ＰＬＣ部４１０内の波長の整数倍（１．０６μｍ×ｎ）から０．２７μｍ（π／２）だけ長く設計される。
【００５３】
このような構成の寸法は、ＰＬＣの反射面を作成する場合、エッチングの条件を制御することで製作される。
【００５４】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
第１の実施形態と同様に、送信器１００からの変調信号光の一部はＰＬＣ分４１０へ与えられ、ＰＬＣ部４１０へ与えられた変調信号光は、Ｙ分岐導波路４１２によって分岐される。
【００５５】
分岐された変調信号光の１つは、アーム導波路４１３を通過し、反射面４１５により反射され再び、アーム導波路４１３を通過する。
【００５６】
また、分岐された変調信号光のうちもう１つは、アーム導波路４１４を通過し、反射面４１６により反射され、アーム導波路４１４を通過する。
【００５７】
これら２つの変調信号光は、再びＹ分岐回路４１２に戻り、Ｙ分岐回路４１２により合波される。
【００５８】
アーム導波路４１３及び４１４間における信号光キャリアの位相差は、ＰＬＣ内の波長の整数倍（１．０６μｍ×ｎ）から０．２７μｍ（π／２）長く設計されている。
【００５９】
このため本案施例ではＰＬＣ部４１０内で、２つのアーム導波路による位相差は巨視的にみると２５ｐｓ（すなわち５．１７ｍｍ）であるが、波長のレベルではキャリアの位相がπ／２ずれた状態で合波される。
【００６０】
この場合、ＰＬＣ部４１０で合波された信号の平均パワーが最大値となるのはビット間のキャリア位相差がπ／２ずれている場合であり、最小値をとるのはビット間のキャリア位相差が３π／２ずれている場合である。ビット間のキャリア位相差がπの場合は傾きの符号は変わらない。
【００６１】
図８は、ＰＬＣ部４１０に入力される変調信号光の光強度を１ｍＷ（０ｄＢ）とした場合、実際にアーム導波路間による位相差を半ビットから変えた場合、ＰＬＣ部４１０の出力の平均パワーの計算結果を示したものである。
【００６２】
図８には、ＰＬＣ部４１０の両アーム導波路４１３及び４１４による位相差がπ／２の場合の他に、０の場合、πの場合、３π／２の結果についても同時に示す。
【００６３】
また、図９にＰＬＣ部４１０の出力信号波形例を示す。図９に示すように、（ａ）から（ｅ）は両アーム導波路による位相差がπの場合で、（ｆ）から（ｊ）が本実施例のπ／２の場合を示す。この計算結果よりＰＬＣの２つのアーム導波路により作り出される２信号の光の位相差に対する平均パワーは、ＰＬＣによる位相差がπ／２と設定することでキャリアのビット間位相差がπの場合にも極値ではなくなることが分かる。
【００６４】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に係る光位相検知装置よりも、測定感度が向上し、キャリアのビット間位相差の変化方向を識別することができる。
【００６５】
すなわち、第１の実施形態は、観測点が極値であるので、その傾きが０であるので、キャリアのわずかなビット間位相差に対しての測定感度が低い。しかし、第２の実施形態は、合波時のキャリア位相差をπ／２とすることで、傾きを大きくし、キャリアのビット間位相差の変動が小さい場合でも、測定感度を高めることができる。
【００６６】
また、第１の実施形態は、観測点が極値であるので、測定値が変化した場合、測定値に基づくキャリア位相差の変動の方向（すなわち大きくなるのか小さくなるのか）が分からない。しかしながら、第２の実施形態によれば、合波時のキャリア位相差をπ／２とすることで、測定値に基づいてビット間位相差の変動の方向を知ることができる。
【００６７】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明に係る光位相検知装置の第３の実施形態について図面を参照して説明する。
【００６８】
第３の実施形態に係る光位相検知装置は、温度コントローラがＰＬＣ部の温度を調整することにより、ＰＬＣ部に入力する変調信号光に与える位相差を調整することを特徴とする。
【００６９】
従って、第３の実施形態に係る光位相検知装置は、ＰＬＣ部の作成にあたって、アーム導波路長差の細かな調整を、温度制御によって調整することができる。
【００７０】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成及び動作
図１０は、第３の実施形態に係る光位相検知装置の内部構成を示した構成図である。図１０に示すように、光位相検知装置は、位相検出部１０６０と、温度コントローラ１０５０と、サーキュレータ１０２０と、光／電気変換部１０３０とを有するものである。なお、温度コントローラ１０５０以外の構成要素は光ファイバにより接続される。
【００７１】
また、図１１は、光位相検出部１０６０と温度コントローラ１０５０との接続及び内部構成を示した図である。
【００７２】
図１１に示すように、光位相検出部１０６０は、ＰＬＣ部１０１０と、ペルチェ素子１０１７と、サーミスタ１０１８とを有するものである。
【００７３】
ＰＬＣ部１０１０は、入出力導波路１０１１と、Ｙ分岐導波路１０１２と、アーム導波路１０１３、アーム導波路１０１４と、反射面１０１５と、反射面１０１６とを有するものである。反射面１０１５及び１０１６はエッチングされた後、金などを蒸着し、埋め込むことにより得ることができる。また、ＰＬＣ部１０１０は、本実施形態では石英製のものとする。従って、１５５０ｎｍの光が感ずる屈折率の温度係数は、３×１０＊−６である。（なお、１０＊−６は、１０の−６乗を意味する。）
アーム導波路１０１５とアーム導波路１０１６との導波路長差は、２５℃を基準として、例えば１ビット分ずらした場合の５．１７ｍｍ、さらに３ビット分ずらした場合の１５．５１ｍｍに設定されるため、２．５９ｎｍ、７．７５ｎｍとしてある。
【００７４】
温度コントローラ１０５０は、ＰＬＣ部１０１０の温度を調整するものである。温度コントローラ１０５０は、基準点から所定の温度をずらすことにより、ＰＬＣ部１０１０に入力した変調信号光の位相を変化させるものである。
【００７５】
第３の実施形態に係る光位相モニタ装置の動作について説明する。
【００７６】
上述した第１及び第２の実施形態の動作と同様に、サーキュレータ１０２０から入力した変調信号光が、位相検知部１０６０のＰＬＣ部１０１０に入力して、その変調信号光が２分岐されて、そのうちの一方の変調信号光に位相差が与えられる。これら２つの変調信号光は、ＰＬＣ部１０１０によって合波されて、サーキュレータ１０２０に与えられる。
【００７７】
ＰＬＣ部１０１０は、温度コントローラ１０５０により基準点（本実施形態は２５℃）からの温度調整されて、入力された変調信号光の位相が調整される。
【００７８】
次に、本実施形態により得られた実施結果を図を参照しながら説明する。
【００７９】
まず、一般的に長さｄ１の物質を伝播した後の光の位相は、物質の屈折率ｎとすると２πｎｄ１／λで与えられる。このため、熱膨張係数ΔＤ、屈折率の温度係数をΔｎとすると、温度が１℃変化した場合の位相変化Δφは
【数１】

で与えられる。
【００８０】
図１２は、石英製のＰＬＣ部１０１０に対する温度コントローラ１０５０による温度制御と、ＰＬＣ部１０１０に入力した変調信号光の位相変化との関係を示した説明図である。
【００８１】
図１２では、ＰＬＣ部１０１０のアーム導波路１０１５とアーム導波路１０１６との導波路長差を、２５℃を基準として５．１７ｍｍと１５．５１ｍｍとに設定した場合のものである。
【００８２】
ＰＬＣ部１０１０は石英製であるため、１５５０ｎｍ帯の光が感ずる屈折率の温度係数は３×１０−６である。また、熱膨張係数が６．８×１０−７であるので、１℃の上昇に対し、例えば５．１７ｍｍの導波路長差は３５ｎｍ変化する。基準となる温度からの温度差に対する導波路長差を図１２に示す。
【００８３】
図１２に示すように、導波路長差１５．５１ｍｍのＰＬＣ部１０１０の温度を±２５℃制御することで、両アームで与えられる導波路長の差にキャリアの位相で２πに相当する変化を与えることができる。
【００８４】
（Ｃ−２）第３の実施形態の効果
本実施形態では、温度コントローラ１０５０が、ＰＬＣ部１０１０の温度を制御することにより、ＰＬＣ部１０１０を導波する信号光の位相を調整することができる。
【００８５】
例えば、基準点から２５℃ずらすことにより、ＰＬＣ部１０１０のアーム導波路長差にキャリアの位相で２πに相当する変化を与えることができるため、この範囲で温度を設定することにより所望の位相差を作り出すことができる。
【００８６】
このため、ＰＬＣ部１０１０を作成する上で、アーム導波路長差の精度によらず、第２の実施形態で説明したようにＰＬＣ部４１０内の位相差π／２の状態を簡易に作り出すことができ、キャリアのビット間位相差をモニタすることができる。
【００８７】
（Ｄ）第４の実施形態
以下、本発明に係る光位相モニタ装置の第４の実施形態について図面を参照して説明する。
【００８８】
上述した第３の実施形態では、位相検知部１０６０のＰＬＣ部１０１０を温度コントローラ１０５０で温度制御したのに対して、第４の実施形態は、ＰＬＣ部が有する２本のアーム導波路のうち、一本のアーム導波路周辺の温度のみを調整する場合について説明する。
【００８９】
（Ｄ−１）第４の実施形態の構成及び動作
図１３は、第４の実施形態に係るＰＬＣ部の構成を示したブロック図である。また、図１４は、第４の実施形態に係る位相検知部の構成を断面的に示した図である。
【００９０】
図１４に示すように、第４の実施形態に係る位相検知部は、ＰＬＣ部１３１０と、ペルチェ素子１３１７と、サーミスタ１３１８とを備えている。
【００９１】
また、図１３に示すように、第４の実施形態に係るＰＬＣ部１３１０は、入力導波路１３１１と、Ｙ分岐導波路１３１２と、アーム導波路１３１３と、アーム導波路１３１４と、反射面１３１５と、反射面１３１６と、ヒータ１３１９、電源１３２０とを有するものである。
【００９２】
ここで、これら構成要件は、第１〜第３の実施形態で説明した構成要件と全く同一のものではないが、それぞれ対応するものであり、これら構成要件に対応する符号を付す。またこれらの機能説明は省略する。
【００９３】
本実施形態に係るＰＬＣ部１３１０は、第３の実施形態と異なり、ヒータ１３１９及びそのヒータ１３１９に電源電圧を供給する電源１３２０を備えている。
【００９４】
このヒータ１３１９は、電源１３２０からの電源電圧の供給をうけて、ＰＬＣ部１３１０が有するアーム導波路１３１４の周辺のみの温度を変化させるものである。
【００９５】
アーム導波路１３１３とアーム導波路１３１４との導波路長差は、３ビット分の１５．５１ｍｍに設定されている。また、アーム導波路１３１４は、ヒータ１３１９により温度調整されるものであり、そのヒータ１３１９による温度可変部の長さは２０ｍｍに設定されている。
【００９６】
次に、第４の実施形態に係る位相検知部の動作を説明する。
【００９７】
ＰＬＣ部１３１０に入力する変調信号光は、Ｙ分岐導波路１３１２によって分岐されて、アーム導波路１３１４及び１３１３へ与えられる。
【００９８】
ヒータ１３１９は、アーム導波路１３１４周辺の温度調整をしており、アーム導波路１３１４は、温度の影響を受けて屈折率が変化する。
【００９９】
ＰＬＣ全体の温度はサーミスタ１３１８とペルチェ素子１３１７により、例えば２５℃に制御される。
【０１００】
例えば、アーム導波路１３１４の屈折率がΔｎだけ変化すると、アーム導波路１３１３とアーム導波路１３１４との間で生じる、温度１℃あたりの位相変化量は、温度可変部の長さをｄ２とすると
【数２】

で与えられる。
【０１０１】
このように、温度可変部の長さｄ２は、第３の実施形態における導波路長差ｄ１に比して比較的大きく設計できる。
【０１０２】
つまり、本実施形態では、例えば温度可変部の長さｄ２を基準となる２５℃で２０．００ｍｍとすると、合波する際の２波の変調信号光の位相差は４０ｍｍの差となる。このような結果から、本実施形態は、２πの位相変化を１９℃の温度上昇で可能とすることができる。
【０１０３】
（Ｄ−２）第４の実施形態の効果
以上、第４の実施形態によれば、ヒータ１３１９を一方のアーム導波路にのみ設置して、一方にのみ温度調整するようにして温度可変部を比較的長くすることができるので、より小さな温度変化によりキャリアの位相変化を与えることができる。
【０１０４】
第４の実施形態では、１９℃の温度上昇をさせることで、２πの位相変化が可能になる。
【０１０５】
（Ｅ）第５の実施形態
次に、本発明に係る光位相モニタ装置の第５の実施形態について図面を参照して説明する。
【０１０６】
第５の実施形態は、ＰＬＣ部が有する２分岐されたアーム導波路のそれぞれの下部に、それぞれ独立に温度制御することを特徴とする。
【０１０７】
（Ｅ−１）第５の実施形態の構成及び動作
図１５は、第５の実施形態に係るＰＬＣ部の構成を示したブロック図である。
また、図１６は、第５の実施形態に係る位相検知部の構成を断面的に示した図である。
【０１０８】
図１６に示すように、第５の実施形態に係る位相検知部１５６０は、ＰＬＣ部１５１０と、ペルチェ素子１５１７及び１５１９と、サーミスタ１５１８及び１５２０とを備えている。
【０１０９】
また、ＰＬＣ部１５１０は図１５に示すように、第１〜第３の実施形態で説明したＰＬＣ部に対応する構成要件を備えるものである。ここでは、これら構成要件の機能説明は省略する。
【０１１０】
なお、本実施形態では、アーム導波路１５１３とアーム導波路１５１４との導波路長差は３ビット分の１５．５１ｍｍに設定されている。また、アーム導波路１５１３の温度可変部の長さは１０ｍｍであり、アーム導波路１５１４の温度可変部の長さは２０ｍｍとする。
【０１１１】
ＰＬＣ部１５１０は、上述してきたＰＬＣ部と同様に２分岐されたアーム導波路１５１３及び１５１４を備えている。
【０１１２】
図１６に示すように、位相検知部１５６０は、ＰＬＣ部１５１０が有する２つのアーム導波路１５１３及び１５１４のそれぞれの下部に独立したペルチェ素子１５１７及び１５１９と、サーミスタ１５１８及び１５２０とを設置している。
【０１１３】
すなわち、ペルチェ素子１５１７とサーミスタ１５１８は、アーム導波路１５１３のみの温度調整をするものであり、ペルチェ素子１５１９とサーミスタ１５２０は、アーム導波路１５１４のみの温度調整をするものである。
【０１１４】
このような構成を備えた第５の実施形態に係る位相検知部の動作について説明する。
【０１１５】
ＰＬＣ部１５１０のＹ分岐導波路１５１２により分岐された変調信号光は、アーム導波路１５１３及び１５１４をそれぞれ通過する。
【０１１６】
アーム導波路１５１３は、直下に設置されているペルチェ素子１５１７及びサーミスタ１５１８により、温度調整されて屈折率が変化する。
【０１１７】
同様に、アーム導波路１５１４も、直下に設置されているペルチェ素子１５１９及びサーミスタ１５２０により、温度調整されて屈折率が変化する。
【０１１８】
これらアーム導波路１５１３及び１５１４は、それぞれ独立に温度調整される。
【０１１９】
一般的に、アーム導波路１５１３の温度可変部長をｄ３、アーム導波路１５１４の温度可変部長をｄ４とした場合、アーム導波路１５１３及び１５１４間で温度が１℃の変化した場合の位相変化量Δφは、
【数３】

例えば、基準点２５℃として、アーム導波路１５１３の周辺温度を下げるようにペルチェ素子１５１７は下げる方向に変化させ、アーム導波路１５１４の周辺温度を上げるようにペルチェ素子１５１９を上げる方向に変化させる。
【０１２０】
また、アーム導波路１５１３の温度可変部長を基準点２５℃で１０ｍｍとし、アーム導波路１５１４の温度可変部長を基準点２５℃で２０ｍｍとすると、位相変化量Δφを決定付ける温度可変部長ｄは３０ｍｍとなり、しかも変調信号光が往復することから６０ｍｍとなり比較的大きく設計することができる。
【０１２１】
なお、本実施形態に係る位相検知部は、それぞれ１３℃の温度変化で、２πの位相変化が可能となる。
【０１２２】
（Ｅ−２）第５の実施形態の効果
以上、第５の実施形態によれば、ＰＬＣ部１５１０が有する２つのアーム導波路１５１３及び１５１４のそれぞれに独立した温度調整回路を備え、それぞれについて独立して温度調整することにより、より効率よく位相変化量を調整することができる。
【０１２３】
例えば、２５℃を基準とし、それぞれペルチェ素子を逆方向に１３℃の温度変化をさせることで、両アーム導波路による位相差で２πの変化が可能になるため、比較的小さな温度変化で、ＰＬＣ出力に対して、所望の位相状態を作り出すことができる。
【０１２４】
（Ｆ）第６の実施形態
以下、本発明に係る光位相モニタ装置の第６の実施形態について図面を参照して説明する。
【０１２５】
上述してきた第１〜第５の実施形態に係る光位相モニタ装置は、サーキュレータと反射型ＰＬＣ部とを備えてモニタ制御する方式について説明したが、第６の実施形態に係る光位相モニタ装置は、より構成を簡易にした光位相モニタ装置について説明する。
【０１２６】
（Ｆ−１）第６の実施形態の構成及び動作
図１７は、第６の実施形態に係る光位相モニタ装置の内部構成を示すブロック図である。図１７に示すように、光位相モニタ装置は、位相検知部１７１０と、温度コントローラ１７２０と、光／電気変換部１７３０と、入力部１７４０と、出力部１７５０とを備えるものである。
【０１２７】
位相検知部１７１０は、図１７に示すように、入力部１７４０から変調信号光を受け取り、その変調信号光を２分岐して、温度コントローラ１７２０による温度制御を受けて、それら変調信号光に対して位相差を与えるものである。また、位相検知部１７１０は、分岐された２つの変調信号光を合波して、光／電気変換部１７３０へ与えるものである。
【０１２８】
また、図１８は、本実施形態に係る位相検知部１７１０の構成を説明する図である。
【０１２９】
図１８に示すように、位相検知部１７１０は、ＰＬＣ部１７１１と、ペルチェ素子１７１６と、サーミスタ１７１７とを有している。ＰＬＣ部１７１１は、入力導波路１７１２と、Ｙ分岐導波路１７１３と、アーム導波路１７１３及び１７１４と、合波導波路１７１５と、出力導波路１７１６とを有している。
【０１３０】
アーム導波路１７１３とアーム導波路１７１４とは、分岐された変調信号光が通過する導波路であり、それぞれ異なる導波路長を備えている。
【０１３１】
出力導波路１７１６は、アーム導波路１７１３を通過してきた変調信号光と、アーム導波路１７１４を通過してきた変調信号光とが合波された合波出力信号光を、光／電気変換部１７３０へ与えるものである。
【０１３２】
すなわち、位相検知部１７１０は、分岐した変調信号光に位相差を与えた後、それら変調信号光を合波して、そのまま光／電気変換部１７３０へ与える。
【０１３３】
第６の実施形態に係る光位相モニタ装置の動作を説明する。
【０１３４】
変調光信号は、例えばカプラ（図示しない）等で分岐されて、その一部の変調信号光が、入力部１７４０へ与えられる。
【０１３５】
入力部１７４０に入力された変調光信号は、位相検知部１７１０に与えられる。
【０１３６】
位相検知部１７１０に入力された変調信号光は、ＰＬＣ部１７１１の入力導波路１７１２を通過し、Ｙ分岐導波路１７１２により分岐される。
【０１３７】
Ｙ分岐導波路１７１２により分岐された変調信号光の一方は、アーム導波路１７１３を通過し、他方はアーム導波路１７１４を通過する。
【０１３８】
これらアーム導波路１７１３及び１７１４は所定の導波路長差を備えている。
【０１３９】
アーム導波路１７１３を通過してきた変調信号光と、アーム導波路１７１４を通過してきた変調信号光とは、合波導波路１７１５により重ね合わされる。
【０１４０】
このとき、両アーム導波路１７１３及び１７１４間で与えられる位相差は、巨視的には１ビット（例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓであれば２５ｐｓ）である。
【０１４１】
また、微視的にキャリアの位相に対し２πの整数倍から、πだけずれていれば、キャリアのビット間位相差によって、ＰＬＣ出力は図９（ａ）〜（ｅ）で示した波形となる。
【０１４２】
また、微視的にキャリアの位相に対し２πの整数倍から、π／２だけずれていれば、キャリアのビット間位相差は図９（ｆ）〜（ｊ）で示した波形となる。
【０１４３】
（Ｆ−２）第６の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、位相検知部１７１０からの出力を、そのまま光／電気変換部１７３０へ与えるようにしたので、光位相装置にサーキュレータを省くことができる。その結果として、装置構成をより簡便にすることができる。
【０１４４】
（Ｇ）第７の実施形態
以下では、本発明に係る光位相制御装置についての実施形態を説明する。
【０１４５】
第７の実施形態は、ＯＴＤＭ伝送方式を採用した高速光伝送システムにおいて、送信器から送信された変調信号光の一部をモニタする光位相モニタ装置を備え、その光位相モニタ装置からのモニタ信号を用いて、ビット間キャリア位相差を制御する装置に適用した場合について説明する。
【０１４６】
なお、変調信号光の伝送速度は４０Ｇｂｉｔ／ｓであるとする。
【０１４７】
（Ｇ−１）第７の実施形態の構成
図１９は、本実施形態に係る光位相制御装置の構成を示したブロック図である。
【０１４８】
図１９に示すように、光位相制御装置は、大別して、ＯＴＭＤモジュール６００と、光位相モニタ装置とを備えており、この光位相モニタ装置は位相検知部１０６０と、温度コントローラ１０５０と、光／電気制御部７００とを備えている。
【０１４９】
光位相モニタ装置は、上述してきた第１〜第６の実施形態に係る光位相モニタ装置に適用することができるものであるが、本実施形態では、第４の実施形態で説明した光位相モニタ装置を適用する。
【０１５０】
なお、光位相モニタ装置の各構成要件には、第４の実施形態で説明した構成要件に対応する符号を付した。
【０１５１】
ＯＴＭＤモジュール６００は、ハーフミラー６０３と、プリズム６０４と、ＥＡ変調器６０５と、プリズム６０６と、ＥＡ変調器６０７と、プリズム６０８と、ビット間キャリア位相差コントローラ８００と、ハーフミラー６１０と、プリズム６１１と、プリズムと６１２、プリズム６１３とを有するものである。
【０１５２】
ハーフミラー６０３は、ＯＴＤＭモジュール６００に入力してきた２０ＧＨｚの光短パルス列を受け、その光短パルス列を２分岐して、一方をプリズム６０４を通じてＥＡ変調器６０５へ与え、他方をプリズム６１２及び６１３を通じてＥＡ変調器６０７へ与える。
【０１５３】
ＥＡ変調器６０５及び６０７は、ハーフミラー６０３により分岐されたそれぞれの光短パルス列を受け取り、それぞれの光短パルス列を２０Ｇｂｉｔ／ｓ電気変調信号によりコーディングして、ＲＺ光データ信号列として出力するものである。
【０１５４】
また、ＥＡ変換器６０７は、コーディングしたＲＺ光データ信号列をビット間キャリア位相差コントローラ８００へ与えるものである。また、ＥＡ変換器６０５は、コーディングしたＲＺ光データ信号列をプリズム６０６及び６１１を介して、ハーフミラー６１０へ与えるものである。
【０１５５】
ビット間キャリア位相差コントローラ８００は、ＥＡ変調器６０７からＲＺ光データ信号列を受け取り、また、光／電気変換部７００からのモニタ信号を受け取り、そのモニタ信号に基づく温度調整によって、そのＲＺ光データ信号列の位相を調整するものである。ビット間キャリア位相差コントローラ８００は、光／電気変換部７００からのモニタ信号に基づいて温度調整を行ない、光路の屈折率の変化させ及び熱膨張を生じさせることにより、光路長を変化させるものである。
【０１５６】
ビット間キャリア位相差コントローラ８００は、ＲＺ光データ信号列の位相を調整してハーフミラー６１０に与えるものである。
【０１５７】
ハーフミラー６１０は、ＥＡ変換器６０５からＲＺ光データ信号列を受け取り、又、ビット間キャリア位相差コントローラ８００から位相調整されたＲＺ光データ信号列を受け取り、これらＲＺ光データ信号列を重ね合せて合波するものである。
【０１５８】
（Ｇ−２）第７の実施形態の動作
２０ＧＨｚの光短パルス列が、ＯＴＤＭモジュール６００へ入力する。
【０１５９】
入力した光短パルス列は、ハーフミラー６０３により２分岐され、一方の系統の光短パルス列（光短パルス列１）は、プリズム６０４で反射されてＥＡ変調器６０５に与えられ、また他方の系統の光短パルス列（光短パルス列２）は、プリズム６１２及び６１３で反射されてＥＡ変調器６０７へ与えられる。
【０１６０】
光短パルス列１は、ＥＡ変調器６０５により、２０Ｇｂｉｔ／ｓ電気変調信号によりコーディングされ、ＲＺ光データ信号列１となる。
【０１６１】
ＥＡ変調器６０５からのＲＺ光データ信号列１は、プリズム６０６及び６１１で反射され、ハーフミラー６１０に与えられる。
【０１６２】
また、光短パルス列２も、ＥＡ変調器６０７により、２０Ｇｂｉｔ／ｓ電気変調信号によりコーディングされ、ＲＺ光データ信号列２となる。
【０１６３】
ＥＡ変調器６０７からのＲＺ光データ信号列２は、プリズム６０８で反射され、ビット間キャリア位相差コントローラ８００に与えられる。
【０１６４】
ＥＡ変調器６０７からのＲＺ光データ信号列は、ビット間キャリア位相差コントローラ８００により位相変調を受け、位相変調を受けたＲＺ光データ信号列がハーフミラー６１０に与えられる。
【０１６５】
ハーフミラー６１０に与えられた２系統のＲＺ光データ信号列は、ハーフミラー６１０により合波され出力される。
【０１６６】
なお、２系統間の光路差は７．５ｍｍに設定されており、ビット間キャリア位相差コントローラ８００は波長以下の精度で微調することができる。すなわち、ビット間キャリア位相コントローラ８００は、光／電気変換部７００からのモニタ信号に基づいて温度を調整して、屈折率を変化させ又熱膨張を生じさせて、光路長を変化させる。
【０１６７】
このようにして、ＯＴＤＭモジュール６００から出力信号（変調信号光）が出力される。
【０１６８】
ＯＴＤＭモジュール６００から出力された信号（変調信号光）は、カプラ２００により、少量が位相検知部１０６０へ与えられる。
【０１６９】
例えば、ＯＴＤＭモジュール６００からの出力信号（変調信号光）のうち、１％だけ分岐され位相検知部１０６０に入力される。
【０１７０】
位相検知部１０６０に入力された変調信号光は、第４の実施形態で説明した動作により、光位相モニタされる。つまり、図示しない２本のアーム導波路間の導波路長差が変調信号光に対して、１／２πの位相差が生じるように設定してある。
【０１７１】
温度コントローラ１０５０は、位相検知部０１０６０のＰＬＣ部（図示しない）の温度が一定になるように制御する。
【０１７２】
位相検知部１０６０によって１／２の位相差が与えられた変調信号光は、光／電気変換部７００へ与えられる。
【０１７３】
また、カプラ２００により分岐された変調信号光は、カプラ９００により、さらに分岐されて、光／電気変換部７００へ与えられる。
【０１７４】
位相検知部１０６０からの変調信号光と、カプラ９００からの変調信号光とは、光／電気変換部７００において、それぞれの平均パワーが求められ、それらの平均パワー比がビット間キャリア位相差コントローラ８００へ与えられる。この平均パワー比がモニタ信号である。
【０１７５】
このように、光／電気変換部７００がそれぞれの変調信号光平均パワーを求めるのは、変調信号光が変動した場合の影響を抑えるようにするためである。
【０１７６】
また、平均パワー比をビット間キャリア位相差コントローラ８００にフィードバックすることで、ビット間キャリア位相差コントローラ８００が、温度調整をして、ＯＴＭＤモジュール６００から出力される信号のビット間のキャリア位相差をπずらした状態になるように制御できる。
【０１７７】
図２０は、温度調整によるビット間キャリア位相差の変化を示した図である。
【０１７８】
図２０に示すように、横軸は基準点からの温度差であり、縦軸はビット間キャリア位相差である。
【０１７９】
このように、キャリアのビット間位相差は、基準となる温度で１０ｍｍの長さであれば、±９℃で２πの変化が可能であることが分かる。また、基準となる温度で５ｍｍの長さであれば、±１８℃で２πの変化が可能であることが分かる。
【０１８０】
（Ｇ−３）第７の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、光位相モニタ装置によりモニタされた光信号の光平均パワーに対して、位相コントローラの温度を変化させるフィードハック制御系を構成するため、キャリアのビット間位相差がπであるＣＳ−ＲＺフォーマットを維持することができる。
【０１８１】
（Ｈ）第８の実施形態
次に、本発明に係る光位相制御装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【０１８２】
第８の実施形態は、第７の実施形態と同様に、ＯＴＭＤモジュール６００が光／電気変換部７００からのモニタ信号（平均パワー比）に基づいてビット間キャリア位相差を制御する装置に適用したものである。
【０１８３】
第８の実施形態は、印加される電圧により屈折率が変化するＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｅｇｅｎｃｅ）を備え、光／電気変換部からのモニタ信号（平均光パワー）に基づいて、ビット間のキャリア位相を変化させるものである。
【０１８４】
（Ｈ−１）第８の実施形態の構成及び動作
第８の実施形態に係る光位相制御装置の全体構成は、図１９に示す第７の実施形態に係る光位相制御装置の全体構成に対応するものであり、第８の実施形態は、ＯＴＭＤモジュール６００のビット間キャリア位相差コントローラが、第７の実施形態と異なる。
【０１８５】
従って、以下では、このビット間キャリア位相差コントローラのみについて詳細に説明して、これ例外の機能構成の説明は省略する。
【０１８６】
第８の実施形態に係るビット間キャリア位相差コントローラは、少なくともＥＣＢセルと、このＥＣＢセルに印加する電源とを有するものである。
【０１８７】
図２１は、ＥＣＢセルの簡単な構成を示した説明図である。
【０１８８】
図２１に示すように、ＥＣＢセルは、２個の電極２１０１及び２１０２と、２個の基板２１０４及び２１０５と、液晶層２１０３とを有している。
【０１８９】
電極２１０１及び２１０２は、電源（図示しない）から電圧を印加される電極である。この２電極間に印加される電圧に応じて、液晶層２１０３の屈折率が変化する。
【０１９０】
図２２は、電源２２００に接続する液晶層２１０３の配向方向変化を示した図である。
【０１９１】
この液晶層２１０３は、結晶軸に対して光学異方性と、誘電率異方性とを有するものである。液晶層２１０３は、入力する信号光に対して、結晶軸の水平方向と垂直方向とに対してそれぞれ異なる屈折率を有しているものである。通常、結晶軸の水平方向が遅い軸であり、垂直方向が早い軸である。また、液晶層２１０３は、誘電率異方性を有するので、２電極間２１０１及び２１０２に印加される電圧に応じて、液晶の配向方向が変化する。
【０１９２】
例えば、電源２２００から電圧Ｅが印加された場合、結晶軸の水平方向は、基板平面からθ（Ｅ）となり、ＯＴＤＭモジュール６００内を進行する信号光の感じる屈折率は、
【数４】

となる。
【０１９３】
このようなＥＣＢセル２１００は、ＯＴＤＭモジュール６００内において偏光方向が維持され、この偏光方向が結晶軸の方向と一致するように設置される。
【０１９４】
また、ＥＣＢセル２１００は、動作安定化のため、例えば２５℃等に温度コントロールされている。
【０１９５】
次に、第８の実施形態に係る光位相制御装置の動作について説明する。
【０１９６】
ＯＴＤＭモジュール６００からの出力信号が、位相検知部１０６０に入力して位相差が与えられ、モニタ処理されるまでは、第７の実施形態と同様である。
【０１９７】
光／電気変換部７００によって求められた平均光パワー比は、ビット間キャリア位相差コントローラ８００に与えられる。
【０１９８】
ビット間キャリア位相差コントローラ８００は、電源２２００と、ＥＣＢセル２１００とを有しており、電源２２００によって、光／電気変換部７００からの平均光パワー比に基づいた電圧が、ＥＣＢセル２１００に印加される。
【０１９９】
ＥＣＢセル２１００に電圧が印加されると、その印加電圧に基づいて液晶層２１０３の屈折率が変化するので、ＯＴＭＤモジュール６００内を通過するビット間のキャリア位相差が調整される。
【０２００】
この液晶の屈折率異方性は、例えば１．７に対し０．２と大きいため、ＥＣＢセル２１００は、数μｍの液晶層２１０３に若干の電界を印加することで大きな屈折率変化を得ることができる。このため、基板の厚さを考慮しても小型化を図ることができる。
【０２０１】
（Ｈ−２）第８の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、ＯＴＭＤモジュール内を通過する信号光の偏光状態を維持する液晶層を有するＥＣＢセルを備えることにより、その液晶層の屈折異方性を利用して、ビット間のキャリア位相を制御することができる。このため、装置の小型化と小消費電力化を図ることができる。
【０２０２】
（Ｉ）第９の実施形態
次に、本発明に係る光位相制御装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【０２０３】
第９の実施形態は、マッハツェンダ型の変調器によって出力されるＲＺ信号光の位相制御に適用した装置について説明する。
【０２０４】
（Ｉ−１）第９の実施形態の構成及び動作
図２３は、第９の実施形態に係る光位相制御装置の構成を示した構成図である。
【０２０５】
図２３に示すように、第８の実施形態に係る光位相制御装置は、交番位相ＲＺ変換器２３００と、カプラ２００と、カプラ９００と、位相検知部１０６０と、温度コントローラ１０５０と、光／電気変換器及び制御信号発生器２３２０とを備えるものである。
【０２０６】
また、交番位相ＲＺ変換器２３００は、デュアルドライブ型マッハツェンダ変調器２３０１と、バイアス２３０２と、電気終端２３０３と、電気終端２３０４と、移相器２３０５と、パワーデバイダ２３０６と、増幅器２３０７と、光信号入力端２３０８と、電気信号入力端２３０９と、バイアス印加２３１０とを有する。
【０２０７】
以下、第９の実施形態に係る光位相制御装置の動作を説明する。
【０２０８】
デュアルドライブ型マッハツェンダ変調器２３０１の出力は、カプラ２００により一部分岐され、位相検知部１０６０へ与えられる。位相検知部１０６０のＰＬＣ部（図示しない）により位相差が与えられる。
【０２０９】
ここで、図２４は、位相検知部から出力される平均パワーを示した図である。
【０２１０】
位相検知部１０６０のＰＬＣ部からの出力は、両アーム導波路の導波路長差により図２４に示した平均パワーが得られる。
【０２１１】
ただし、ＰＬＣ部の入力パワーは両アーム導波路の導波路長差によって位相が合致するように合波された場合、最も傾きが大きく、感度が高い。このような平均パワーを十分帯域の狭いフォトダイオードで光−電気変換することで、図２４で示した平均パワーを電気信号に変えることができる。
【０２１２】
また、入力信号の強度変動による影響を除くために、ＰＬＣの入力信号の一部を分岐し、同様に帯域の狭いフォトダイオードで光−電気変換し、この値と前述のＰＬＣ出力から得られた電気信号の比をとることで、制御信号とする。
【０２１３】
（Ｉ−２）第９の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、制御信号を増幅器２３０７にフィードバックをかけることで出力光信号が安定する振幅をマッハツェンダ変調器に供給することができる。
【０２１４】
（Ｊ）他の実施形態
上述した第１〜第６の実施形態で説明したキャリア位相差検出装置は、上述した第７〜第９の実施形態で説明した光位相制御装置に採用することができる。
【０２１５】
また、上述した第１〜第６の実施形態で説明したＰＬＣ部は、１つの入力導波路と、１つのＹ分岐導波路と、２つのアーム導波路及びそれぞれのアーム導波路が有する全反射面を備える場合と、また、１つの入力導波路と、１つのＹ分岐導波路と、２つのアーム導波路と、１つのＹ合波導波路及び１つの出力導波路とを備える場合との２つの構成例について説明したが、これら構成に限られることなく、所望のキャリア位相差を得ることができれば、ＰＬＣ部の形態によらず、同様の効果を得ることができる。
【０２１６】
また、光学ブロックなどで所望の位相差を得ることができればＰＬＣに限らず、同様の効果を得ることができる。
【０２１７】
また、キャリアの位相を変調するコントローラの材質はＢＫ７に限らず、ＳＦ６など別の材料によっても同様の効果を得ることができる。また、位相をコントロールする手段によらず、同様の効果を得ることができる。
【０２１８】
さらに、上述した実施形態のＰＬＣ部が、入力される変調信号光を２分岐することとして説明したが、２分岐以上できるようにしてもよい。例えば、ＰＬＣ部が３分岐できるものとする場合、第１の変調信号光のキャリアと、第２の変調信号光のキャリアとの間で位相差を与えて、それらの合波出力の第１の光強度を求め、またさらに、第２の変調信号光のキャリアと、第３の変調信号光のキャリアとの間で別の位相差を与えて、それらの合波出力の第２の光強度を求めるようにしてもよい。
【０２１９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、変調信号光のキャリアのビット間位相差を検知する光位相検知装置において、変調信号光を２分岐して、第１の分岐変調信号光と、第２の分岐変調信号光とに所定の位相差を与えた後に合波する位相差付与手段と、同一のキャリア位相の光を合波したときにそのキャリア間の位相差が、０であれば光強度を強め合い、πであれば光強度を打ち消し合うという特性より、位相差付与手段により合波された合波出力の光強度に基づいて、変調信号光のキャリアのビット間位相差を検知する位相差検出手段とを備えることにより、簡単な構成で変調信号光のキャリアのビット間位相差を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の光位相検知装置を含む伝送システムの構成を示した図である。
【図２】第１の実施形態の光位相モニタ部の構成を示した図である。
【図３】第１の実施形態の平面導波路の構成を示した図である。
【図４】第１の実施形態のＰＬＣ部による合波された信号多重を説明する説明図である
【図５】第１の実施形態キャリア位相差と光強度との関係を説明する説明図である。
【図６】第２の実施形態の光位相モニタ部の構成を示した図である。
【図７】第２の実施形態の平面導波路の構成を示した図である。
【図８】第２の実施形態キャリア位相差と光強度との関係を説明する説明図である。
【図９】第２の実施形態に係るＰＬＣ部の出力信号波形を示した図である。
【図１０】第３の実施形態の光位相モニタ部の構成を示した図である。
【図１１】第３の実施形態の位相検知部と温度コントローラとの接続構成を示した図である。
【図１２】第３の実施形態の位相検知部により基準となる温度からの温度差に対する位相差を示した図である。
【図１３】第４の実施形態の位相検知部の構成を示した図である。
【図１４】第４の実施形態の位相検知部の構成を示した図である。
【図１５】第５の実施形態の位相検知部の構成を示した図である。
【図１６】第５の実施形態の位相検知部の構成を示した図である。
【図１７】第６の実施形態の光位相モニタ部の構成を示した図である。
【図１８】第６の実施形態の位相検知部を構成を示した図である。
【図１９】第７の実施形態の位相制御装置の構成を示した構成図である。
【図２０】第７の実施形態における基準点からの温度差と位相差との関係を説明する図である。
【図２１】第８の実施形態のＥＣＢセルの構成を示す図である。
【図２２】第８の実施形態のＥＣＢセルの動作を説明する説明図である。
【図２３】第９の実施形態の駆動電圧制御装置の構成を示す図である。
【図２４】第９の実施形態の駆動電圧制御装置の電圧と出力強度との関係を説明する図である。
【符号の説明】
３００、４００…モニタ部、
１０６０、１３６０、１５６０、１７１０位相検知部、
３１０、４１０、１０１０、１３１０、１５１０、１７１０…平面導波路、
３１１、４１１、１０１１、１３１１、１５１１、１７１１…入出力導波路、
３１２、４１２、１０１２、１３１２、１５１２、１７１２…Ｙ分岐導波路、
３１３、３１４、４１３、４１４、１０１３、１０１４、
１３１３、１３１４、１５１３、１５１４、１７１３、１７１４…アーム導波路、
３１５、３１６、４１５、４１６、１０１５、１０１６、
１３１５、１３１６、１５１５、１５１６、１７１５、１７１６…反射面、
３３０、４３０、７００、１０３０、１７３０…光／電気変換部、
１０５０、１７２０…温度コントローラ、
６００…ＯＴＤＭモジュール、８００…ビット間キャリア位相差コントローラ、
６０５、６０７…ＥＡ変換器、２１００…ＥＣＢセル、
２１０１、２１０２…電極、２１０３…液晶層
２３００…交番位相ＲＺ変換器、２３０７…増幅器、２３０５…移相器、
２３２０…光／電気変換器及び制御信号発生器。

Claims (13)

1. 変調信号光のキャリアのビット間位相差を検知する光位相検知装置において、
   変調信号光を２分岐して、第１の分岐変調信号光と、第２の分岐変調信号光とに所定の位相差を与えた後に合波する位相差付与手段と、
   同一のキャリア位相の光を合波したときにそのキャリア間の位相差が、０であれば光強度を強め合い、πであれば光強度を打ち消し合うという特性より、上記位相差付与手段により合波された合波出力の光強度に基づいて、上記変調信号光のキャリアのビット間位相差を検知する位相差検出手段と
   を備えることを特徴とする光位相検知装置。
2. 上記位相差検出手段により検知された合波出力の光強度を、電気強度に変換する光／電気変換手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の光位相検知装置。
3. 上記位相差付与手段は、
   上記変調信号光を２分岐する分岐手段と、
   上記分岐手段により分岐された各変調信号光が通過する導波路を有し、第１の分岐変調信号光の第１の導波路長と、第２の分岐変調信号光の第２の導波路長とが所定長異なる導波路手段と、
   上記導波路手段からの分岐変調信号光を合波する合波手段と
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光位相検知装置。
4. 上記位相差付与手段は、平面導波路であることを特徴とする請求項３に記載の光位相検知装置。
5. 上記位相差付与手段は、分岐された第１の分岐変調信号光と第２の分岐変調信号光とに０若しくはπの位相差を与えること特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光位相検知装置。
6. 第１の分岐変調信号光と第２の分岐変調信号光とに所定の位相差を与えるように、上記位相差付与手段の温度を制御する温度制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光位相検知装置。
7. 上記温度制御手段が、上記位相差付与手段が有する各導波路のそれぞれに独立したものであることを特徴とする請求項６に記載の光位相検知装置。
8. 同一のキャリア位相の光を合波したときにそのキャリア間の位相差が、０であれば光強度を強め合い、πであれば光強度を打ち消し合うという特性より、変調多重信号光のキャリアのビット間位相差を検知する光位相検知装置からフィードバックされた光位相検知情報に基づいて、変調多重信号光のキャリアの位相を制御する位相制御装置において、
   入力光パルス列を少なくとも２分岐し、それら分岐された光パルス列のうち一入力光パルス列を変調する第１の変調手段と、
   上記分岐された光パルス列のうち他の一入力光パルス列を変調する第２の変調手段と、
   上記光位相検知装置からの光位相検知情報を受け取り、その光位相検知情報に基づいて、上記第１の変調手段により変調された変調信号光のキャリア位相を調整する位相調整手段と、
   上記位相調整手段からの変調信号光と、上記第２の変調手段からの変調信号光とを合波する変調信号光合波手段と
   を備えることを特徴とする位相制御装置。
9. 上記光位相検知装置が、請求項１〜７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位相制御装置。
10. 上記位相調整手段が、上記光位相検知装置からフィードバックされた光位相検知情報に応じて温度を制御してキャリア位相を調整することを特徴とする請求項８又は９に記載の位相制御装置。
11. 上記位相調整手段が、上記光位相検知装置からフィードバックされた光位相検知情報に応じて制御された電圧により屈折率が可変する液晶層を有するＥＣＢセルであることを特徴とする請求項８又は９に記載の位相制御装置。
12. キャリアを生成するキャリア生成手段と、
    外部からの印加電圧により発生する電界に基づいて屈折率変化を利用して、入力されたデータ信号を、上記キャリア生成手段により生成されたキャリアで強度変調する変調手段と、
    変調信号光のキャリアのビット間位相差が反転するように当該キャリアを位相制御する位相制御手段と
    を備える光送信装置において、
    同一のキャリア位相の光を合波したときにそのキャリア間の位相差が、０であれば光強度を強め合い、πであれば光強度を打ち消し合うという特性より、変調信号光のキャリアのビット間位相差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、上記位相制御手段が制御するキャリア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。
13. 上記光位相検知装置が、請求項１〜７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光送信装置。

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