JP2003098489A - 光変調器および光伝送システム - Google Patents
光変調器および光伝送システムInfo
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- H04L27/2007—Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained
- H04L27/2014—Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained in which the phase changes in a piecewise linear manner during each symbol period, e.g. minimum shift keying, fast frequency shift keying
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 ＭＳＫフォーマットで具現化される光変
調器を開示する。この変調器は、２つの別個のパルスス
トリーム（一方のパルスストリームは、奇数ビットから
なり、他方のパルスストリームはデータストリームの偶
数ビットからなる）を、２分の１パルスジェネレータを
使用して生成する。そして、変調器は、奇数番号ビット
および偶数番号ビットを別個にエンコードするために、
エレクトロオプティック位相変調器およびそれらを再結
合するための５０／５０カプラを使用する。
する改良された光変調器を提供する。 【解決手段】 ＭＳＫフォーマットで具現化される光変
調器を開示する。この変調器は、２つの別個のパルスス
トリーム（一方のパルスストリームは、奇数ビットから
なり、他方のパルスストリームはデータストリームの偶
数ビットからなる）を、２分の１パルスジェネレータを
使用して生成する。そして、変調器は、奇数番号ビット
および偶数番号ビットを別個にエンコードするために、
エレクトロオプティック位相変調器およびそれらを再結
合するための５０／５０カプラを使用する。
Description
【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。
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. Heal
d、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 FS
K）とも呼ばれる。R. deBudaによる、IEEE Trans. Comm
un. COM-20, p. 429 (1972)を参照のこと。ここで、Ｍ
ＳＫ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 key
ing）変調スキームを指す。J.B. Anderson, T. Aulin
および C.-E. Sundberg による Digital PhaseModulati
on (Plenum Press, New York, 1986)、C.-E. Sundberg
による IEEE Communications Magazine, Vol. 24, p. 2
5 (1986) を参照のこと。
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. Heal
d、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 FS
K）とも呼ばれる。R. deBudaによる、IEEE Trans. Comm
un. COM-20, p. 429 (1972)を参照のこと。ここで、Ｍ
ＳＫ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 key
ing）変調スキームを指す。J.B. Anderson, T. Aulin
および C.-E. Sundberg による Digital PhaseModulati
on (Plenum Press, New York, 1986)、C.-E. Sundberg
による IEEE Communications Magazine, Vol. 24, p. 2
5 (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。
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。
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。
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、Ｄ
ＰＳＫは、ＭＳＫより具現化が容易である。これは、Ｄ
ＰＳＫ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、ＬｉＮｂ
Ｏ３位相変調器で達成されうるからでる。高速光ＤＰＳ
Ｋ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.Ro
hde 等による Electronics Letters, Vol. 36, p. 1483
(2000)；J.-K. Rhee 等によるIEEEPhotonics Technolo
gy Letters, Vol. 12, p. 1627 (2000) を参照のこと。
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、Ｄ
ＰＳＫは、ＭＳＫより具現化が容易である。これは、Ｄ
ＰＳＫ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、ＬｉＮｂ
Ｏ３位相変調器で達成されうるからでる。高速光ＤＰＳ
Ｋ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.Ro
hde 等による Electronics Letters, Vol. 36, p. 1483
(2000)；J.-K. Rhee 等によるIEEEPhotonics Technolo
gy 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。
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 interferomete
r）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。
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 interferomete
r）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。
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。
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。
-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。
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、２
２，２３で示されている。
ラ２１を通してガイドされる。カプラ２１の出力は、２
２，２３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。
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】
【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（２
２），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
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（２
２），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（１
７）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（２
２）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。
７）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（２
２）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２
１）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。
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２
１）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（travelin
g 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
ラ１６にガイドされ、そこで、周知の進行波（travelin
g 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
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。
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。
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 wavegui
de）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。
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 wavegui
de）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。
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（ＭＺ
Ｉ）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。
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（ＭＺ
Ｉ）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、５
１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 benc
h）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）（Ｆ
ＨＤ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。
１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 benc
h）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）（Ｆ
ＨＤ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。
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。
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（fuse
d）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。
として上述されたが、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、溶融（fuse
d）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。
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】
【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＝Ｄ
ｎ−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Ｄ ｎ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
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＝Ｄ
ｎ−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Ｄ ｎ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Ｆ
ｎ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
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Ｆ
ｎ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（transi
tion）が起きないことを保証することになる。
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（transi
tion）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６
１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。
ンコードされたＭＳＫ信号は、光ファイバ伝送ライン６
１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Ｏ
ＩＣ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６
７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（destruct
ive）干渉が起こる。出力は、６８，６９に生じ、ＭＳ
Ｋ信号が有効にＯＯＫフォーマットに変換される。
ベンチ技術において使用されるようないずれか適切なＯ
ＩＣ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６
７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（destruct
ive）干渉が起こる。出力は、６８，６９に生じ、ＭＳ
Ｋ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。
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。
／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。
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。
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１】ＭＳＫ（minimum-shift keying）およびＤＰＳ
Ｋ（differential phase shiftkeying）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
Ｋ（differential phase shiftkeying）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
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。
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
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
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
通信システムを示す概略図
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
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｂ 10/06
10/142
10/152
(71)出願人 596077259
600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ,
Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ
ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.
(72)発明者 ダグラス エム ギル
アメリカ合衆国、07079 ニュージャージ
ー州、サウス オレンジ、アンダー ヒル
ロード 203
(72)発明者 シン ワイ
アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ
ー州、ニュー プロヴィンス、ゲールズ
ドライブ 86 アパートメント ４
Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA13 CA05 DA03 EA04
FA02 FA03 GA01 GA03
2K002 AA02 AB04 AB07 AB13 CA03
DA07 HA05
5K102 AA11 AH01 AH22 AH27 MA01
MA02 MB04 PH01 RB01
Claims (10)
- 【請求項１】 ａ．第１の光信号入力Ａと、 ｂ．前記光信号を、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．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．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と、 ｆ．前記エンコーディング信号に応答して、前記第１の
光信号中のゼロまたはπの位相シフトを生じるための第
１の導波路部中の第１の位相シフタと、 ｇ．前記エンコーディング信号に応答して、前記第２の
光信号中のゼロまたはπの位相シフトを生じるための第
２の導波路部中の第２の位相シフタと、 ｈ．出力信号を生じるために、前記第１および第２の光
信号を混合するための５０／５０カプラとを有する ことを特徴とする光変調器。 - 【請求項２】 前記出力信号が、１つの光パルスストリ
ング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】 ａ．第１の光信号入力Ａと、 ｂ．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、 ｃ．前記第１の光信号をガイドするための第１の導波路
部と、 ｄ．前記第２の光信号をガイドするための第２の導波路
部と、 ｅ．第１の導波路部中の第１の位相シフタと、 ｆ．第２の導波路部中の第２の位相シフタと、 ｇ．前記第１の光信号中に０またはπ／２の位相シフト
を生じるための第１の位相シフタ中の第１の電圧源と、 ｈ．第２の光信号中に０または−π／２の負の位相シフ
トを生じるための第２の位相シフタ中の第２の電圧源
と、 ｉ．前記第１および第２の光信号を第３および第４の光
信号に変換するため第１の５０／５０カプラと、 ｊ．第３の光信号をガイドするための第３の導波路部
と、 ｋ．第４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の位相シフタと、 ｍ．第４の導波路部中の第４の位相シフタと、 ｎ．エンコーディング信号と、 ｏ．前記エンコーディング信号に応答して、前記第３の
光信号中に０またはπの位相シフトを生じるための前記
第３の位相シフタ中の第３の電圧源と、 ｐ．前記エンコーディング信号に応答して、前記第４の
光信号中の０またはπの位相シフトを生じるための第４
の位相シフタ中の第４の電圧源と、 ｑ．出力信号を生成するために、前記第３および第４の
光信号を混合するための第２の５０／５０カプラとを有
する ことを特徴とする光変調器。 - 【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は公称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】 ｊ．光信号入力Ｂと呼ばれる前記出力信
号を、受信器に送信するための光ファイバ伝送ライン
と、 ｋ．前記光信号入力Ｂを、第５の光信号および第６の光
信号に分割するための手段と、 ｌ．前記第５の光信号をガイドするための第５の導波路
部と、 ｍ．前記第６の光信号をガイドするための第６の導波路
部と、 ｎ．前記第５の導波路部中の光遅延線と、 ｏ．前記第５および第６の光信号を第７および第８の光
信号に変換し、これによりＯＯＫフォーマットの出力信
号を生じるための第３の５０／５０カプラとをさらに有
することを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。 - 【請求項７】 前記クロック信号は、５０％のデューテ
ィサイクルおよびＲ／２の周波数を有し、Ｒは公称ビッ
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】 ｑ．光信号入力Ｂと呼ばれる前記出力信
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．前記光信号入力Ｂを第５の光信号および第６の光信
号に分割するための手段と、 ｓ．前記第５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６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と、 ｖ．前記第５および第６の光信号を第７および第８の光
信号に変換し、これによりＯＯＫフォーマットの出力信
号を生じるための５０／５０カプラとをさらに有するこ
とを特徴とする請求項４記載の光伝送システム。 - 【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さらに含み、Ｒは公
称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。 - 【請求項１０】 エンコードされたデータ信号を提供す
るための手段をさらに有し、前記第３の電圧源および第
４の電圧源は、前記エンコードされたデータ信号に応答
して動作することを特徴とする請求項９記載の伝送シス
テム。
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-
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-
2002
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- 2002-03-13 EP EP02251802A patent/EP1289215B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-07-10 JP JP2002201705A patent/JP3958642B2/ja not_active Expired - Fee Related
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