JP2003348022A

JP2003348022A - 光送信装置

Info

Publication number: JP2003348022A
Application number: JP2002156401A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ogusu; 正大小楠; Hiroyuki Ibe; 博之井辺; Shigeru Oshima; 茂大島; Masahide Miyaji; 正英宮地
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバ伝送システムの光送信装置におい
て、単一の光強度変調器を用いてＲＺ光信号を生成す
る。【解決手段】ＮＲＺ符号信号Ａ１及び反転ＮＲＺ符号
信号Ａ２を符号変換モジュール８０で変換したＮＲＺＩ
変調信号Ａ５と反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６を光強度変調
器９に印加する。半導体レーザ１０から発せられる光波
Ｂ１は、光強度変調器９で２分岐され、ＮＲＺＩ変調信
号Ａ５と反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６により各分岐光が位
相変調されて再度合波される。直流バイアスＡ７によ
り、位相変調された分岐光間の位相を調整して、ＮＲＺ
Ｉ変調信号Ａ５と反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６の論理符号
が切り替わるときに光強度変調器９の合波光強度が最大
になるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ伝送シ
ステム用の光送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、情報通信分野の高度化と普及がめ
ざましく、情報通信システムを支える伝送技術の高速化
への期待度がますます高まっている。ことに、光ファイ
バ伝送システム関連では、基幹系ならびに加入者系通信
システムの発展が将来不可欠なものと考えられており、
高速光伝送技術の実用化が大いに期待されている。高速
光信号の送信を行う上では、光波に数１０Ｇｂｉｔのオ
ーダの高速変調を施すことが可能な光変調器の実現とと
もに、伝送容量と伝送距離の点でも必要十分な性能を維
持し得る変調方式を取り入れた光送信技術の確立が重要
である。一般に、波長分散特性や非線形光学効果などの
光ファイバ固有の特性が光信号の伝送到達可能距離に制
限を与えることは良く知られている。４０Ｇｂｉｔ／ｓ
程度の超高速光信号を光ファイバで伝送する場合，広帯
域で、狭いパルス幅の信号を扱うために光ファイバの波
長分散の影響を受けやすくなる。また、広帯域の超高速
パルスの生成と受信を行うための電気系の回路構成や、
それらの回路の実装精度などに、従来に比較して厳しい
条件が課せられる。

【０００３】光信号の変調方式としては、従来から簡易
な構成で光波変調が可能なためよく採用されている非ゼ
ロ復帰（ＮＲＺ）符号方式と、光ファイバの非線形光学
効果の影響が少ないという特徴を有するゼロ復帰（Ｒ
Ｚ）符号方式、さらには、変調帯域が削減可能なため光
信号の帯域利用効率を高められるデュオバイナリ方式が
ある。これらのうちＲＺ符号方式は非線形効果に対する
耐力の面では特に優れていて、送信光電力を高められる
ため、長距離伝送システムに適した方式として注目され
ている。

【０００４】ＲＺ符号光信号を生成する光送信装置は、
図３０に示すように、単一モードの半導体レーザ１０
０、ＲＺ符号パルス生成用の第１の光強度変調器１０９
ａ、クロック信号を与えるクロック信号源１０２、超高
速のＮＲＺ符号光信号データ源となる信号源１０３、さ
らに、信号源１０３からの超高速データによる光波の変
調のための第２の光強度変調器１０９ｂから構成されて
いる。半導体レーザ１００から発せられる光波は、第１
の光強度変調器１０９ａにより光パルス化され、第２の
光強度変調器１０９ｂにおいてＮＲＺ符号データ信号に
より変調される。このとき、クロック信号源１０２によ
るパルスの繰り返し周波数は、信号源１０３から発せら
れるＮＲＺ符号データ信号のビットレートの半分に相当
させておき、かつクロック信号源１０２と信号源１０３
は常に同期させておく必要がある。

【０００５】このようなＲＺ符号光送信装置の構成で
は、超高速変調が可能な光強度変調器を２台用意する必
要があり、光強度変調器を１台しか使用しないＮＲＺ符
号方式に比較してコストが高くなってしまう。また、光
強度変調器の挿入損失は大きいため、光送信装置の光出
力が一層弱まってしまい、信号光の信号対雑音比（Ｓ／
Ｎ比）を劣化させる。加えて、光強度変調器に用いられ
る光導波路基板には大きな偏光依存性があるため、第１
及び第２の光強度変調器１０９ａ、１０９ｂ間の接続に
は定偏波光ファイバを用いる必要がある。その場合、定
偏波光ファイバと、光強度変調器の光導波路基板の個々
の偏光軸を良く揃えて接続することが不可欠であるが、
偏光軸を合わせる作業は一般に複雑であり、光送信装置
の製造コストを高めてしまう。

【０００６】この問題に対して、図３１に示すように、
光位相変調器２０１とマッハツェンダ干渉計２０２から
構成された１台の光強度変調器２０９を用いてＲＺ符号
光信号を発生させる方式が、ピー．ジェイ．ウィンザー
ら（P.J.Winzer et. al.）より提案されている（Ｐ．
Ｊ．ウィンザーら、ＩＥＥＥフォトニクス・テクノロジ
・レターズ、１３巻、１２号、１２９８−１３００頁、
２００１年）。信号源１０３から発せられるＮＲＺ符号
データ信号は、プリコーダ回路１０４で非ゼロ復帰逆転
（ＮＲＺＩ）符号に変換される。このＮＲＺＩ符号信号
は、ドライバ回路１０７を通して位相変調器２０１に印
加され、半導体レーザ１００から発せられる光波が位相
変調される。位相変調された光波は、マッハツェンダ干
渉計２０２で位相調整されて、ＲＺ符号の光信号が生成
される。この方式では、２台の光強度変調器に入力され
る信号間の同期をとるという煩雑さは解消される。ま
た、隣接するマーク（「１」符号）ビット同士の光位相
が反転しているために、符号間干渉に対して耐力が大き
い。

【０００７】しかし、図３１に示す構成では、半導体レ
ーザ１００から発せられる光波は位相変調器２０１とマ
ッハツェンダ干渉計２０２を通過するために、光損失が
増大し、出力光信号のＳ／Ｎ比を劣化させる。また、マ
ッハツェンダ干渉計２０２において、分岐された光波
は、通常波長の３〜４桁程度の光路長差で干渉させられ
る。従って、半導体レーザ１００の位相ゆらぎが雑音と
して光強度に変換されるために出力光信号のマークレベ
ルの雑音が増大することになり、伝送特性を劣化させ
る。また、マッハツェンダ干渉計２０２の均一な出力
光、あるいは消光状態を得るには、半導体レーザ１００
の光周波数とマッハツェンダ干渉計２０２の波長特性を
厳密に一致させるための高精度の制御系が必要となる。

【０００８】さらに、ＲＺ符号光信号の消光比は、図３
２に示すように、マッハツェンダ干渉計２０２の消光比
で決定される。製造誤差などを考慮すると、マッハツェ
ンダ干渉計２０２の消光比としては１５ｄＢ程度と見込
まれるので、図３２よりＲＺ符号光信号の消光比として
は８ｄＢ程度に抑制されてしまい、良好なアイ開口が得
られないことになる。また、位相変調器２０１およびマ
ッハツェンダ干渉計２０２は偏波依存性があるために、
偏波保持光ファイバで接続していくが、この際の偏波軸
のずれによっても消光比が劣化する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＲＺ符号光送信装置では、光強度変調器が２台必要で
あり、また、光強度変調器間の接続には定偏波光ファイ
バで偏光軸をそろえる必要がありコストが高くなるこ
と、２台の光強度変調器の印加信号間で同期を取る必要
があること、光強度変調器の挿入損失によりＳ／Ｎ比が
劣化すること等の問題があった。この問題を解決するた
め、ＮＲＺＩ符号信号により光波を変調する光強度変調
器１台を用いて、ＲＺ符号光信号を発生させる方式が提
案されている。しかし、この提案された光送信装置にお
いては光強度変調器の前段に位相変調器を用いているた
め、挿入損失は大きく、出力光信号のＳ／Ｎ比が劣化
し、また、マークレベルの雑音が増大し、伝送特性を劣
化させるという問題がある。さらに、ＲＺ符号光信号の
消光比が抑制され、良好なアイ開口が得られないという
問題がある。

【００１０】本発明は、上記した問題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、単一の
光強度変調器を用いて、低雑音で消光比の大きなＲＺ符
号の出力信号光を生成する光送信装置を提供することに
ある。

【００１１】本発明の他の目的は、符号間干渉に対して
耐力が大きい光送信装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の特徴は、（イ）ＮＲＺ符号信号の第
１の論理符号が入力される時にＮＲＺ符号信号のレベル
を変換させ、ＮＲＺ符号信号の第２の論理符号が入力さ
れる時はＮＲＺ符号信号のレベルを変換させないように
して、ＮＲＺ符号信号から生成したＮＲＺＩ符号信号
と、ＮＲＺＩ符号信号の符号を反転させで生成した反転
ＮＲＺＩ符号信号をそれぞれ増幅して、ＮＲＺＩ変調信
号と反転ＮＲＺＩ変調信号を出力する符号変換モジュー
ルと、（ロ）直流バイアスを供給する直流バイアス電源
と、（ハ）光波を出力する半導体レーザと、（ニ）光波
を入力部で２分岐し出力部で合波する光導波路、２分岐
した光波の各々に出力パルス符号信号と反転出力パルス
符号信号を印加する変調部、及び、光導波路に直流バイ
アスを印加する調整電極が備えられ、直流バイアスを調
整して、ＮＲＺＩ変調信号及び反転ＮＲＺＩ変調信号の
パルス符号が反転する区間で光強度変調器から出力され
る光信号が最大となるように２分岐した光波を強度変調
する光強度変調器とを含む光送信装置であることを要旨
とする。

【００１３】本発明の第１の特徴によれば、単一の光強
度変調器を用いて、低雑音で消光比の大きなＲＺ符号の
出力信号光を生成する光送信装置を提供することができ
る。

【００１４】本発明の第１の特徴において、光強度変調
器の光導波路は、電気光学効果を有する誘電体よりなる
ため、直流バイアスを調整して、出力パルス符号信号及
び反転出力パルス符号信号のパルス符号が反転する区間
で光信号を出力するように光波を強度変調することがで
きる。また、出力パルス符号信号を増幅して出力する出
力端子と、その増幅された出力パルス符号信号を反転出
力パルス符号信号に反転する反転出力端子を具備する差
動増幅回路を符号変換回路と光強度変調器の間に挿入し
た構成にすれば、回路構成を簡略化できる。また、光強
度変調器と差動増幅回路をハイブリッド集積化して光変
調器モジュールに実装することが好ましい。また、光強
度変調器を、電気光学効果又は電界吸収効果を有する半
導体で構成すれば、モノリシック集積化できる。さら
に、光強度変調器の出力部に光フィルタを接続し、出力
信号光を単側波帯信号光とすることが好ましい。このよ
うに、送信する信号光を単側波帯化することにより、光
周波数の占有帯域を低減でき、帯域利用効率の高い周波
数多重伝送が可能となる。

【００１５】本発明の第２の特徴は、（イ）ＮＲＺ符号
信号の第１の論理符号が入力される時にＮＲＺ符号信号
のレベルを変換させ、ＮＲＺ符号信号の第２の論理符号
が入力される時はＮＲＺ符号信号のレベルを変換させな
いようにして、ＮＲＺ符号信号から生成したＮＲＺＩ符
号信号と、ＮＲＺＩ符号信号の符号を反転させた反転Ｎ
ＲＺＩ符号信号を遅延部で遅延時間を与えて生成した反
転ＮＲＺＩ符号遅延信号とをそれぞれ増幅して、ＮＲＺ
Ｉ変調信号と反転ＮＲＺＩ変調信号を出力する符号変換
モジュールと、（ロ）直流バイアスを供給する直流バイ
アス電源と、（ハ）光波を出力する半導体レーザと、
（ニ）光波を入力部で２分岐し出力部で合波する光導波
路、２分岐した光波の各々に、出力パルス符号信号と反
転出力パルス符号信号を印加する変調部、及び、光導波
路に直流バイアスを印加する調整電極が備えられた光強
度変調器とを含む光送信装置であることを要旨とする。

【００１６】本発明の第２の特徴によれば、単一の光強
度変調器を用いて、低雑音で消光比の大きく、符号間干
渉に対して耐力が大きいＲＺ符号の出力信号光を生成す
る光送信装置を提供することができる。

【００１７】本発明の第２の特徴において、光強度変調
器は、直流バイアスを調整して、出力パルス符号信号の
立ち上りと反転出力パルス符号信号の立ち下り、及び出
力パルス符号信号の立ち下りと反転出力パルス符号信号
の立ち上りにおける遅延時間の遅延区間で光信号を出力
するように２分岐した光波を強度変調するため、隣接す
る出力信号光の位相は反転しており、伝送光ファイバで
の信号光符号間の干渉に対する耐性を大きくできる。ま
た、２分岐された光波が、出力パルス符号信号及び反転
出力パルス符号信号により、それぞれ実質的に光波の半
波長分の位相で位相変調されることが好ましい。半波長
の位相変調を受けた光波を合波した場合に、光強度は最
大となるので、低雑音で大きな消光比の出力信号光が得
られる。また、符号変換回路と光強度変調器の間に、出
力パルス符号信号及び反転出力パルス符号信号のパルス
波形を整形する波形整形フィルタを具備することが好ま
しい。さらに、遅延時間は、出力パルス符号信号及び反
転出力パルス符号信号の単位パルス符号時間より短く、
出力パルス符号信号及び反転出力パルス符号信号のパル
ス波形の立ち上り区間、及び立ち下り区間の時間より長
いことが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第１乃至第３の実施の形態を説明する。以下の図面の記
載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符
号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、
形状や寸法は現実のものとは異なることに留意すべきで
ある。したがって、具体的な形状や寸法は以下の説明を
参酌して判断すべきものである。また図面相互間におい
ても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれてい
ることはもちろんである。

【００１９】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係わる光送信装置１は、（イ）ＮＲＺ符号信号
Ａ１の第１の論理符号が入力される時にＮＲＺ符号信号
Ａ１のレベルを変換させ、ＮＲＺ符号信号Ａ１の第２の
論理符号が入力される時はＮＲＺ符号信号Ａ１のレベル
を変換させないようにして、ＮＲＺ符号信号Ａ１から生
成したＮＲＺＩ符号信号Ａ３と、ＮＲＺＩ符号信号Ａ３
の符号を反転させで生成した反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４
をそれぞれ増幅して、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５と反転ＮＲ
ＺＩ変調信号Ａ６を出力する符号変換モジュール８０
と、（ロ）直流バイアスＡ７を供給する直流バイアス電
源６と、（ハ）光波Ｂ１を出力する半導体レーザ１０
と、（ニ）光波Ｂ１を光波入力部１３で２分岐し光合波
部１４で合波する第１及び第２の光導波路１５、１６、
２分岐した第１及び第２の分岐光波Ｂ３、Ｂ５の各々に
ＮＲＺＩ符号信号Ａ３と反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４を印
加する第１及び第２の位相変調部１７、１８、及び、光
導波路に直流バイアスＡ７を印加する位相調整部１９が
備えられた光強度変調器９より構成される。

【００２０】図１に示すように、光送信装置１には信号
源３が接続され、信号源３より発せられる送信データの
ＮＲＺ符号信号Ａ１及び反転ＮＲＺ符号信号Ａ２が符号
変換モジュール８０の第１及び第２のプリコーダ回路４
及び５によりそれぞれＮＲＺＩ符号信号Ａ３及び反転Ｎ
ＲＺＩ符号信号Ａ４に変換され、ＮＲＺＩ符号信号Ａ３
及び反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４が符号変換モジュール８
０のドライバ回路７及び８により増幅されてＮＲＺＩ変
調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６として符号変
換モジュール８０より出力され、単一モード光源の半導
体レーザ１０から光波Ｂ１が送出され、直流バイアス電
源６で直流バイアスＡ７が設定されて、光強度変調器９
でＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６
と直流バイアスＡ６により光強度変調された出力信号光
Ｂ２が伝送路光ファイバに出力される。

【００２１】半導体レーザ１０から光強度変調器９に入
力された光波Ｂ１は、光強度変調器９内の２本の第１及
び第２の分岐光導波路１５，１６に分岐される（図６及
び図７参照）。図６及び図７に示す第１及び第２の分岐
光導波路１５，１６は電界により屈折率が変化する電気
光学効果（ポッケルス効果）を有する媒質よりなり、２
本の光導波路間に光路長差は特に設けていない。第１及
び第２の分岐光導波路１５，１６各々を伝播する第１及
び第２の分岐光波Ｂ３、Ｂ５各々の位相は、図１に示す
ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６に
従って変化する。位相変化時には、瞬時的に分岐光波の
光周波数が増減する。また、第１及び第２の分岐光波Ｂ
３、Ｂ５の相対的な位相関係は、光強度変調器９への直
流バイアスＡ７のレベルによって調整でき、ＮＲＺＩ変
調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６の出力レベル
を適切に設定すると、論理レベルが変化せず一定の時に
光強度変調器９の出力信号光Ｂ２の光強度を最小にし、
論理レベルが切り替わる瞬時に光強度を最大にすること
ができ、大きな消光比を実現できる。ＮＲＺＩ符号信号
Ａ３は、ＮＲＺ符号信号Ａ１がマークビットの時に符号
が反転するビット列であり、一方、反転ＮＲＺＩ符号信
号Ａ４は、反転ＮＲＺ符号信号Ａ２がスペース（「０」
符号）ビットの時に符号が反転するビット列である。従
って、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号
Ａ６により光強度変調された出力信号光Ｂ２は、ＲＺ符
号の信号光となる。

【００２２】なお、本発明の第１の実施の形態において
は、信号源３で出力されるＮＲＺ符号信号Ａ１、及び反
転ＮＲＺ符号信号Ａ２を用いて、ＮＲＺＩ変調信号Ａ
５、及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６を生成しているが、
ＮＲＺ符号信号Ａ１だけを用いてＮＲＺＩ変調信号Ａ
５、及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６を生成することもで
きる。例えば、信号源３のＮＲＺ符号信号Ａ１を２分岐
して、分岐した一方のＮＲＺ符号信号Ａ１を、否定回路
を介して第２のプリコーダ回路５に入力すればよい。ま
た、ＮＲＺ符号信号Ａ１を第１のプリコーダ回路４でＮ
ＲＺＩ符号信号Ａ３に変換した後、ＮＲＺＩ符号信号Ａ
３を２分岐して、分岐した一方のＮＲＺＩ符号信号Ａ３
を、否定回路を介することにより反転ＮＲＺＩ符号信号
Ａ４を生成してドライバ回路８に入力すればよい。この
場合、第２のプリコーダ回路５が省略でき、低コスト化
が可能となる。さらに、ＮＲＺＩ符号信号Ａ３をドライ
バ回路７で増幅した後、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５を２分岐
して、分岐した一方のＮＲＺＩ変調信号Ａ５を、否定回
路に入力して反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６を生成すること
もできる。この場合、第２のプリコーダ回路５とドライ
バ回路８が省略でき、さらに低コスト化が可能となる。

【００２３】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信
装置１によれば、１台の信号源３と１台の光強度変調器
９の構成で、ＮＲＺ符号信号Ａ１からＲＺ符号の出力信
号光Ｂ２を生成することができるので、挿入損失を小さ
くすることができる。また、光強度変調器９の分岐光導
波路には光路長差を設けてないので、マークレベルでの
雑音が小さくでき、良好な信号対雑音比が得られる。

【００２４】図２（ａ）に示すように、本発明の第１の
実施の形態に係る第１のプリコーダ回路４は、排他的論
理和（ＸＯＲ）回路１１ａと１ビット遅延線１１ｂから
構成される。１ビット遅延線１１ｂは、例えば、マイク
ロストリップ線路あるいはコプレーナ線路等で構成され
る。ここで、１ビット遅延線１１ｂの初期値は「０」符
号とする。排他的論理和回路１１ａは、データ信号のＮ
ＲＺ符号信号Ａ１と、ＮＲＺＩ符号信号Ａ３を１ビット
遅延回路１１ｂにより１ビット遅延させた１ビット遅延
信号との排他的論理和を演算する。排他的論理和回路１
１ａは、ＮＲＺ符号信号Ａ１と１ビット遅延信号の値が
同一のときは「０」符号、異なるときは「１」符号を演
算結果として出力する。なお、排他的論理和回路１１ａ
は、最初のＮＲＺＩ符号信号Ａ３がまだ出力されていな
い時は、初期値「０」符号と、ＮＲＺ符号信号Ａ１との
排他的論理和を演算する。反転ＮＲＺ符号信号Ａ２を反
転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４に変換する第２のプリコーダ回
路５は、図２（ｂ）に示すように、排他的論理和回路１
１ａと１ビット遅延線１１ｂの分岐点の間に否定回路１
１ｃを付け加えた構成である。第２のプリコーダ回路５
においては、排他的論理和回路１１ｂが、反転ＮＲＺ符
号信号Ａ２と反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４を１ビット遅延
させた１ビット遅延信号とで排他的論理和を演算し、否
定回路１１ｃが演算結果を反転させて反転ＮＲＺＩ符号
信号Ａ４に変換する。

【００２５】例えば、図３（ａ）に示すように、ＮＲＺ
符号信号Ａ１が、「０１００１１１０１１００」という
ビット列の場合、図３（ｂ）に示すように、第１のプリ
コーダ回路４で「０１１１０１００１０００」ビット列
のＮＲＺＩ符号信号Ａ３に変換される。また、反転ＮＲ
Ｚ符号信号Ａ２は、図３（ｃ）に示すように、「１０１
１０００１００１１」ビット列であり、第２のプリコー
ダ回路５で、図３（ｄ）に示すように、「１０００１０
１１０１１１」ビット列の反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４に
変換される。ここで、図３（ａ）〜（ｄ）の時間軸は、
信号源３から発せられるデータ信号の、ビットレートの
逆数のタイムスロットＴ_ｂｉｔで区切られた時間（ｔ／
Ｔ_ｂｉｔ）である。

【００２６】本発明の第１の実施の形態に係わる光強度
変調器９は、比較的大きな電気光学係数を有する誘電
体、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）を用い
て、光導波路を形成する。図６に示すように、光強度変
調器９の光波入力部１３で、半導体レーザ１０より入力
される光波Ｂ１を、第１の分岐光導波路１５、及び第２
の分岐光導波路１６に分岐する。第１の分岐光導波路１
５では、例えば、図３（ｂ）に示すビット列のＮＲＺＩ
変調信号Ａ５が第１の位相変調部１７に印加されると、
第１の分岐光波Ｂ３は、電気光学効果により、図４
（ａ）に示すように位相変調された第１の変調光波Ｂ４
となる。ここで、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５は、［０］符号
の時０Ｖで、「１」符号の時、光波の位相が半波長シフ
トする電圧、即ち半波長電圧、Ｖ_πとなるようにドライ
バ回路７の出力レベルを設定してある。第２の分岐導波
路１６でも、図３（ｄ）に示すビット列の反転ＮＲＺＩ
変調信号Ａ６が第２の位相変調部１８に印加されると、
第２の分岐光波Ｂ５は、図４（ｃ）に示すように位相変
調された第２の変調光波Ｂ６となる。ここで、反転ＮＲ
ＺＩ変調信号Ａ６は、［１］符号の時０Ｖで、「０」符
号の時、半波長電圧、−Ｖ_πとなるようにドライバ回路
８の出力レベルを設定してある。

【００２７】第１及び第２の変調光波Ｂ４、Ｂ６は、そ
れぞれ、図４（ａ）及び（ｃ）に示す位相パルス波形の
立ち上り区間では位相が進み、立ち下り区間では位相が
遅れる。従って、光周波数ｆ_０がパルス波形の立ち上り
区間及び立ち下り区間で、それぞれ、Δｆ及び−Δｆだ
けパルス状に変化することになる。図４（ｂ）及び
（ｄ）に示すように、パルス波形の立ち上り区間及び立
ち下り区間の時間幅に対応するパルス幅で、互いに逆極
性で微分型の波形パルスの周波数変調信号が得られる。

【００２８】第１及び第２の変調光波Ｂ４、Ｂ６は、光
合波部１４において合波され、図５（ａ）及び（ｂ）に
示すような位相及び光周波数の合波光Ｂ７となる。ここ
で、第２の分岐導波路１６には、位相調整部１９が設け
られ、直流バイアスＡ７により、第１の変調光波Ｂ４と
第２の変調光波Ｂ６との位相差が光波の半波長分、πに
なるように調整を行う。このように位相差を調整する
と、図５（c）に示すように、合波光Ｂ７は、第１及び
第２の変調光波Ｂ４、Ｂ６の光周波数ｆ_０が一定の時に
消光状態となり、光周波数がｆ_０＋Δｆ及びｆ_０−Δｆ
にパルス的に変化する時には光強度が最大となる。この
ように、ＮＲＺ符号信号Ａ１のビット列がＲＺ符号に光
強度変調されて復元され、光強度変調器９より消光比の
高い出力信号光Ｂ２が出力される。

【００２９】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信
装置１によれば、単一の光強度変調器９を用いて、ＮＲ
Ｚ符号信号Ａ１からＲＺ符号の出力信号光Ｂ２を生成す
ることができ、挿入損失を小さくすることができる。ま
た、光強度変調器９の第１及び第２の分岐光導波路１
５、１６には光路長差を設けてないので、マークレベル
での雑音が小さくでき、良好な信号対雑音比が得られ
る。さらに、直流バイアスＡ７と、ＮＲＺＩ変調信号Ａ
５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６の出力レベルを適切に
設定することによって消光比が高い出力信号光を出力で
きる。

【００３０】次に、図７〜９を用いて本発明の第１の実
施の形態に係わる光強度変調器９の構造及び実装の形態
を説明する。光強度変調器９は、光波入力部１３、光合
波部１４、第１及び第２の分岐光導波路１５、１６より
なる光導波路を有する変調器基板２１上に、第１及び第
２の位相変調部１７、１８と、位相調整部１９を構成す
る電極が配置された構造である。本発明の第１の実施の
形態では、変調器基板２１としてニオブ酸リチウムを用
い、選択熱拡散技術により形成したチタン（Ｔｉ）拡散
層を第１及び第２の光導波路１５、１６としている。チ
タン拡散により、ニオブ酸リチウム層の屈折率ｎは、Δ
ｎ＝２〜５×１０^−３増加し、低損失の光導波路が形成
できる。例えば、図７に示すように、第１及び第２の光
導波路１５、１６が紙面に対して左右に延在し、第１及
び第２の位相変調電極２２、２４、第１及び第２の接地
電極２３、２５、共通接地電極２６各々は、互いに略平
行に配置され、変調器基板２１の上端に接し、第１及び
第２の分岐光導波路１５、１６と直交する方向に延在す
る部分と、途中で変調器基板２１の左方向に略直角に曲
げられて第１及び第２の分岐光導波路１５、１６と平行
に延在する部分と、さらに変調器基板２１の下方向に曲
げられて第１及び第２の分岐光導波路１５、１６と直交
する方向に延在して変調器基板２１の下端に接する部分
よりなるクランク形状を有する。また、第１及び第２の
分岐光導波路１５、１６と平行に延在する部分は、変調
器基板２１の上端より下端に向かって、まず第１の接地
電極２３、第１の分岐光導波路１５を挟んで第１の位相
変調電極２２、共通接地電極２６、第２の位相変調電極
２４、第２の分岐光導波路１６を挟んで第２の接地電極
２５の順に配置されている。ここで、第１の位相変調部
１７は、第１の位相変調電極２２と第１の接地電極２３
が第１の分岐光導波路１５の一部を挟んで平行に配置さ
れた部分より構成される。同様に、第２の位相変調部１
８は、第２の位相変調電極２４と第２の接地電極２５が
第２の分岐光導波路１６の一部を挟んで平行に配置され
た部分より構成される。図８は、図７に示す階段状に切
り取られた第１及び第２の位相変調部１７、１８のＡ−
Ａ断面構造である。第１及び第２の位相変調部１７、１
８は、チタン拡散層よりなる第１及び第２の分岐光導波
路１５、１６を挟んで変調器基板２１表面上に設けられ
た対向する第１の位相変調電極２２と第１の接地電極２
３、及び、第２の位相変調電極２４と第２の接地電極２
５よりそれぞれ構成される。共通接地電極２６は、第１
及び第２の位相変調部１７、１８の間に配置される。な
お、本発明の第１の実施の形態においては、第１及び第
２の位相変調電極２２、２４、第１及び第２の接地電極
２３、２５、共通接地電極２６各々がクランク形状に構
成されているが、第１及び第２の位相変調部１７、１８
が第１及び第２の分岐光導波路１５、１６の一部を挟ん
で平行に配置された構成であれば、どのような形状であ
っても構わないことは、勿論である。

【００３１】本発明の第１の実施の形態においては、第
１及び第２の分岐光導波路１５、１６の長さは製造誤差
の範囲で等しくし、また、第１及び第２の位相変調部１
７、１８の長さも同様に製造誤差の範囲で等しくしてい
る。図７に示すように、第１及び第２の分岐光波Ｂ３、
Ｂ５が第１及び第２の位相変調部１７、１８に達するま
での第１及び第２の分岐光導波路１５、１６の光路差
分、光導波路長差Ｌ１があり、また、ＮＲＺＩ変調信号
Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６が第１及び第２の位
相変調部１７、１８に達するまでの第１及び第２の位相
変調電極２２、２４の線路長差分、伝送線路電気長差Ｌ
２が存在する。光波Ｂ１が図７の紙面に対して左端よ
り、電気信号が上端より導入されるとすると、第２の分
岐光波Ｂ５が第２の位相変調部１８に到着する時間は、
第１の分岐光波Ｂ３が第１の位相変調部１７に到着する
時間に対して光導波路長差Ｌ１の分だけ早く、ＮＲＺＩ
変調信号Ａ５が第１の位相変調部１７に到着する時間
は、反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６が第２の位相変調部１８
に到着する時間に対して伝送線路電気長差Ｌ２の分だけ
早くなる。屈折率がｎの誘電体を伝搬する光波の速度
は、ｃ／ｎと表される。ここで、ｃは真空中の光波の速
度である。また、第１の位相変調電極２２と第１の接地
電極２３、及び第２の位相変調電極２４と第２の接地電
極２５が、図７の示すようにコプレーナストリップ伝送
線路を形成する。コプレーナストリップ伝送線路の場
合、マイクロ波信号の伝搬速度は、ｃ／（（１＋ｎ^２）
／２）^１／２と近似される。ニオブ酸リチウムの場合、
波長１．５５μｍで、ｎ＝２．１５であり、一方マイク
ロ波ではｎ〜４．２である。従って、光導波路長差Ｌ１
と伝送線路電気長差Ｌ２の比を〜２とすれば、実効線路
長が同一となるように設定することができる。

【００３２】直流バイアス電極２７は変調器基板２１の
上端からＵ字型に第１及び第２の分岐光導波路１５、１
６を跨いで配置され、直流バイアス接地電極２８は変調
器基板２１の上端から第１の分岐光導波路１５のみを跨
いで配置されている。位相調整部１９は、第２の分岐光
導波路１６の一部を挟んで平行に配置されている直流バ
イアス電極２７と直流バイアス接地電極２８の部分より
構成される。本発明の第１の実施の形態においては、第
２の分岐光導波路１６の一部に設けられる位相調整部１
９が、第１の光導波路１５を跨いで配置されているが、
位相調整部１９の配置は適宜選択できるのは勿論であ
る。例えば、直流バイアス電極２７を変調器基板２１の
下端より逆Ｕ字型に第１及び第２の光導波路１５、１６
のいずれも跨がずに配置して、第１の光導波路１５を跨
いで配置される直流バイアス接地電極２８と対抗させて
も良い。また、直流バイアス電極２７を変調器基板２１
の下端より逆Ｕ字型に第２の分岐光導波路１６を跨いで
配置し、直流バイアス接地電極２８は変調器基板２１の
下端に配置してもよい。

【００３３】光強度変調器９を有する変調器基板２１
は、図９に示すように、ドライバ回路７、８が配置され
た実装基板３１に接して実装される。光強度変調器９の
第１の位相変調電極２２及び第１の接地電極２３は、図
９に示す変調器基板２１上端において、ボンディングワ
イヤ３８ｃ及び３８ｄによりドライバ回路７と接続さ
れ、第２の位相変調電極２４及び第２の接地電極２５
も、同様にボンディングワイヤ３８ｂ及び３８ａにより
ドライバ回路８と接続される。共通接地電極２６は、実
装基板３１上の高周波接地配線３０にボンディングワイ
ヤ３８ｅにより接続される。そして、実装基板３１は、
パッケージ３９に装着される。光強度変調器９の光波入
力部１３及び光合波部１４は、それぞれ光ファイバに接
続される。ドライバ回路７、８は、それぞれ高周波コネ
クタ３２、３３に配線接続され、また、電源コネクタ３
５に接続されている。高周波コネクタ３２、３３は、パ
ッケージ３９の外部の第１及び第２のプリコーダ回路
４、５と同軸ケーブルで接続される。電源コネクタ３５
は、直流電源と接続され、ドライバ回路７、８に電源電
圧を供給する。直流バイアス電極２７は、直流バイアス
電源コネクタ３６に配線された直流バイアス配線４０に
ボンディングワイヤ３８ｆにより接続される。直流バイ
アス電源コネクタ３６は、パッケージ３９の外部の直流
バイアス電源６と接続される。直流バイアス接地電極２
８は、実装基板上３１上の直流バイアス接地配線６０に
ボンディングワイヤ３８ｇにより接続される。光強度変
調器９の第１及び第２の位相変調電極２２、２４は、図
９に示す変調器基板２１の下端において、それぞれ高周
波コネクタ３４を通してパッケージ３９の外部に設けら
れ、他端が接地された終端器３７に接続される。

【００３４】本発明の第１の実施の形態において、ドラ
イバ回路７、８の出力を光強度変調器９の半波長電圧、
Ｖ_πまで高めたとき、光強度変調器９の出力信号光Ｂ２
の消光比がもっとも高くなるが、実用上は必ずしもＶ_π
まで高める必要は無く、Ｖ_πの１５％程度の偏差があっ
てもよい。なお、光強度変調器９から出力されるＲＺ符
号の出力信号光Ｂ２のパルス幅は、光強度変調器９を駆
動するＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号
Ａ６の立ち上り区間、及び立ち下り区間の時間幅によっ
て決まる。従って、ローパスフィルタ等の波形整形フィ
ルタを用いて、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ
変調信号Ａ６に対して波形整形を施し、ＮＲＺＩ変調信
号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６の立ち上り区間、
及び立ち下り区間の時間幅を調節することにより、所望
のパルス幅のＲＺ符号の出力信号光Ｂ２が生成可能であ
る。このような波形整形を施す場合、波形整形フィルタ
の挿入位置は、第１及び第２のプリコーダ回路４、５の
出力段であっても良いし、ドライバ回路７、８の出力段
であってもよい。

【００３５】図７〜９に示すように、第１及び第２の位
相変調部１７、１８、及び位相調整部１９の各電極は変
調器基板２１表面に直接形成されている。しかし、ニオ
ブ酸リチウム結晶の抵抗は十分には高くないため、印加
する直流バイアスＡ７の電圧降下が生じ、光強度変調器
９の長期ドリフトの原因となる。そこで、図１０に示す
ように、第１及び第２の分岐光導波路１５、１６が配置
された変調器基板２１の表面に絶縁性の高い、例えばシ
リコン酸化膜等の誘電体膜２９を設け、誘電体膜２９上
に、第１の位相変調部１７を構成する第１の位相変調電
極２２と第１の接地電極２３、及び第２の位相変調部１
８を構成する第２の位相変調電極２４と第２の接地電極
２５を配置するとよい。また、ニオブ酸リチウム結晶の
電気光学効果には異方性があり、位相変調部の電極の配
置は、使用する変調器基板２１の面方位により異なる。
図７〜１０に示す光強度変調器９では、第１及び第２の
位相変調部１７、１８の第１及び第２の位相変調電極２
２、２４が第１及び第２の光導波路１５、１６を挟む構
造であり、変調器基板２１は、電気光学係数が最大の光
軸方向を紙面に対して左右方向に選んである。変調器基
板２１の光軸方向を紙面に対して上下方向に選ぶと、図
１１に示すように、第１及び第２の位相変調部１７、１
８の第１及び第２の位相変調電極２２、２４は、それぞ
れ第１及び第２の光導波路１５、１６の真上に配置され
る構造となる。この場合、光波が第１あるいは第２の位
相変調電極２２、２４金属によって吸収される現象を防
ぐためにも、シリコン酸化膜等の誘電体膜２９が必要と
なる。図１１では、第１の接地電極２３、第２の接地電
極２５、及び共通接地電極２６は、第１及び第２の位相
変調電極２２、２４と同様に、変調器基板２１表面の誘
電体膜２９上に配置されているが、図１２に示すように
共通接地電極２６を変調器基板２１の裏面に配置してマ
イクロストリップ型の伝送線路を構成しても良い。図１
２においては、第１及び第２の光導波路１５、１６を有
する変調器基板２１表面に誘電体膜２９が設けられ、誘
電体膜２９上で第１及び第２の位相変調電極２２、２４
が第１及び第２の光導波路１５、１６の真上に配置さ
れ、共通接地電極２６は変調器基板２１裏面に配置され
ている。このようなマイクロストリップ型の伝送線路で
は、第１及び第２の接地電極を省略できる。さらに、図
１３に示すように、変調器基板２１において、チタン拡
散により第１及び第２の光導波路１５ａ、１６ａを形成
した後、第１及び第２の光導波路１５ａ、１６ａの両側
をエッチングすることによりリッジ構造としても良い。
リッジ構造にすることにより、第１及び第２の位相変調
部１７、１８の第１及び第２の位相変調電極２２、２４
下の電界密度が上がり、変調効率がよくなる。図１３で
は、第１及び第２の接地電極２３、２５、共通接地電極
２６が第１及び第２の位相変調電極２２、２４と同じ変
調基板２１表面の誘電体膜２９上に設けられているが、
図１２に示すような共通接地電極２６を変調器基板２１
の裏面に設けたマイクロストリップ型の伝送線路構造と
してもよいことは勿論である。

【００３６】（第１の変形例）本発明の第１の実施の形
態の第１の変形例に係わる光送信装置では、図１４に示
すように、光強度変調器９と伝送路光ファイバとの間に
光フィルタ６５が設けられ、単側波帯（ＳＳＢ）出力信
号光Ｂ８を出力している点が先に述べた第１の実施の形
態と異なる。他は、第１の実施の形態と同様であるの
で、重複した記載を省略する。

【００３７】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例
に係わる光送信装置１ａは、図１４に示すように、図１
に示した光送信装置１の光強度変調器９の出力に、光フ
ァイバを介して光フィルタ６５が挿入された構成とな
る。光フィルタ６５は、図１５（ａ）に示すようにバン
ドパスフィルタである。光強度変調器９の出力信号光Ｂ
２は、互いに位相が反転した光信号を合波したものであ
るから、出力信号光Ｂ２の光周波数スペクトルは、図５
（ｂ）に示すように、半導体レーザ１０の光波の光周波
数ｆ_０を中心に正負に信号成分Δｆだけ広がった両側波
帯（ＤＳＢ）スペクトルとなる。両側波帯の出力信号光
Ｂ２成分のうち、光フィルタ６５によって片側の側波帯
成分を抜き出して単側波帯（ＳＳＢ）化しても、信号の
情報は損なわれない。従って、ＲＺ符号の出力信号光Ｂ
２の生成とともにその光周波数の占有帯域を低減するこ
とが可能となる。このような帯域の節約によって、チャ
ンネル数の増大を図ることができ、高密度波長多重伝送
が可能となる。光フィルタ６５の透過特性のピークは、
図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体レーザ１
０の光波Ｂ１の中心光周波数ｆ_０より低周波側にずらし
てある。従って、出力信号光Ｂ２の光周波数スペクトル
は、図１５（ｃ）に示すように、光周波数ｆ_０より負側
（ｆ_０−Δｆ）の信号スペクトル成分、即ち下側波帯が
抽出され、正側（ｆ_０＋Δｆ）の信号スペクトル成分、
即ち上側波帯は除去される。その結果、図１５（ｄ）に
示すように、単側波帯化されたＲＺ符号の信号光強度を
持つＳＳＢ出力信号光Ｂ８が、伝送路光ファイバに出力
される。ＳＳＢ出力信号光Ｂ８は、光フィルタ６５の透
過特性により位相変調光を光強度変調光に変換できるた
め、光フィルタ６５の透過特性の急峻性を高めれば、光
フィルタ６５を利用しない場合に比較してＳＳＢ出力信
号光Ｂ８の消光比を高めることが可能となる。なお、第
１の変形例では、下側波帯を用いる構成としているが、
光フィルタ６５の透過特性のピークを、半導体レーザ１
０の光波Ｂ１の中心光周波数ｆ_０より高周波側にずらし
て上側波帯を用いる構成としてもよいことは、勿論であ
る。また、光フィルタ６５としては、バンドパスフィル
タを用いているが、例えば、下側波帯を利用する場合は
ハイパスフィルタを、また、上側波帯の場合はローパス
フィルタを用いることができるのは、勿論である。

【００３８】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例
に係わる光送信装置１ａによれば、光強度変調器９の出
力に光フィルタ６５を挿入して、出力信号光Ｂ２を単側
波帯化することにより、帯域利用効率の高い周波数多重
伝送が可能となる。

【００３９】（第２の変形例）本発明の第１の実施の形
態の第２の変形例は、図１６に示すように、本発明の第
１の実施の形態に係わる光送信装置１（図１参照）を複
数個用意して、それらの出力信号光Ｂ２ａ〜Ｂ２ｃを複
数チャンネルの入力ポートＰ_ｉ〜Ｐ_{（ｉ＋２）}を有する
光合波器６２により波長多重化する構成である。他は、
第１の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省
略する。第１の実施の形態に係わる光送信装置１の出力
信号光Ｂ２の両側波帯成分を伝送する場合には、光合波
器６２の各チャンネルの入力ポートには、両側波帯成分
に対応した透過帯域幅が必要となる。出力信号光Ｂ２の
各チャンネル波長間隔を狭めてチャンネル数の増大を図
る場合には、第１の変形例のようにＲＺ符号の出力信号
Ｂ２の単側波帯化を図ればよい。光合波器６２は複数の
透過特性の異なる薄膜フィルタあるいは光導波路を用い
るもので、光フィルタ６５と同様のバンドパスフィルタ
機能を有する。図１６に示すように、ｉ〜（ｉ＋２）チ
ャンネルの信号源３ａ〜３ｃから出力された複数のＮＲ
Ｚ符号信号Ａ１ａ〜Ａ１ｃと複数の反転ＮＲＺ符号信号
Ａ２ａ〜Ａ２ｃが第１及び第２のプリコーダ回路４及び
５でＮＲＺＩ符号信号Ａ３ａ〜Ａ３ｃと反転ＮＲＺＩ符
号信号Ａ４ａ〜Ａ４ｃに変換され、ドライバ回路７及び
８により信号レベルが増幅されて、ＮＲＺＩ変調信号Ａ
５ａ〜Ａ５ｃと反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６ａ〜Ａ６ｃが
それぞれの光強度変調器９ａ〜９ｃに出力される。半導
体レーザ１０ａ〜１０ｃは、発振する光波Ｂ１ａ〜Ｂ１
ｃの光周波数ｆ_０はそれぞれの入力ポートＰ_ｉ〜Ｐ
_{（ｉ＋２）}の透過特性に対応して互いに異なるように、
半導体レーザ１０ａ〜１０ｃの注入電流あるいは動作温
度により制御される。光強度変調器９ａ〜９ｃは、両側
波帯の出力信号光Ｂ２ａ〜Ｂ２ｃを光合波器６２のｉ〜
（ｉ＋２）チャンネルの入力ポートＰ_ｉ〜Ｐ_{（ｉ＋２）}
に出力する。光合波器６２は両側波帯の出力信号光Ｂ２
ａ〜Ｂ２ｃを単側波帯化し、さらに多重化して、伝送光
ファイバに多重化出力信号光Ｂ９を出力する。例えば、
図１７（ａ）に示すように、光合分波器６２の各チャン
ネルの入力ポートＰ_ｉ〜Ｐ_（ｉ＋ _２）の透過特性のピー
ク光周波数と、出力信号光Ｂ２ａ〜Ｂ２ｃの中心光周波
数ｆ_０，ｉ〜ｆ_{０，（ｉ＋２）}とはずらしてある。従っ
て、図１５に示したように、ＲＺ符号の出力信号光Ｂ２
ａ〜Ｂ２ｃが単側波帯化される。光合波器６２に光周波
数分解能の高いものを用いることによって、各光強度変
調器９ａ〜９ｃからの出力信号光Ｂ２ａ〜Ｂ２ｃの消光
比を高めて波長多重化することが可能となる。

【００４０】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例
によれば、複数の光送信装置１の出力信号光Ｂ２を光合
波器６２により単側波帯化することにより、帯域利用効
率の高い周波数多重伝送が可能となる。

【００４１】（第３の変形例）本発明の第１の実施の形
態の第３の変形例は、半導体レーザの光波を偏光ビーム
スプリッタにより直交偏光成分に分岐し、分岐偏光毎に
光強度変調器９によるＲＺ符号の信号光の生成を施した
後、偏光方位が直交している隣接チャンネルの出力信号
光Ｂ２を偏光ビームスプリッタにより合波する。他は、
第１の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省
略する。

【００４２】図１８に示すように、半導体レーザ１０
ｄ、１０ｅ、・・・の光波Ｂ１_ｉ、Ｂ１_{（ｉ＋１）}、・
・・は、第１の偏光ビームスプリッタ６３により直交偏
光成分に分岐され、第１の偏光光波Ｄ１_ｉ、Ｄ１
_{（ｉ＋１）}、・・・と第２の偏光光波Ｄ２_ｉ、Ｄ２
_{（ｉ＋１）}、・・・がそれぞれ光強度変調器９に入力さ
れる。第１の偏光光波Ｄ１_ｉは、ＮＲＺＩ符号変調信号
Ａ５ｄ及び反転ＮＲＺＩ符号変調信号Ａ６ｄにより変調
され、第１の変調偏光光波Ｍ１_ｉが第２の偏光ビームス
プリッタ６４に入力され、第２の偏光光波Ｄ２_ｉは、Ｎ
ＲＺＩ符号変調信号Ａ５ｅ及び反転ＮＲＺＩ符号変調信
号Ａ６ｅにより変調され、第２の変調偏光光波Ｍ２_ｉが
第２の偏光ビームスプリッタ６４に入力される。同様に
して、第１の偏光光波Ｄ１_{（ｉ＋１）}は、ＮＲＺＩ符号
変調信号Ａ５ｆ及び反転ＮＲＺＩ符号変調信号Ａ６ｆに
より変調され、第１の変調偏光光波Ｍ１_{（ｉ＋１）}が第
２の偏光ビームスプリッタ６４に入力され、第２の偏光
光波Ｄ２_{（ｉ＋１）}は、ＮＲＺＩ符号変調信号Ａ５ｇ及
び反転ＮＲＺＩ符号変調信号Ａ６ｇにより変調され、第
２の変調偏光光波Ｍ２_{（ｉ＋１）}が第２の偏光ビームス
プリッタ６４に入力される。さらに、第１の偏光光波Ｄ
１_{（ｉ＋２）}は、ＮＲＺＩ符号変調信号Ａ５ｈ及び反転
ＮＲＺＩ符号変調信号Ａ６ｈにより変調され、第１の変
調偏光光波Ｍ１_{（ｉ＋２）}が第２の偏光ビームスプリッ
タ６４に入力される。このようにして、第２の偏光ビー
ムスプリッタ６４は、それぞれ隣接するチャンネルの第
１の変調偏光光波Ｍ１_ｉと第２の変調偏光光波Ｍ２
_{（ｉ−１）}、第１の変調偏光光波Ｍ１_{（ｉ＋１）}と第２
の偏光光波Ｍ２_ｉ、第１の変調偏光光波Ｍ１_{（ｉ＋２）}
と第２の偏光光波Ｍ２_{（ｉ＋１）}、・・・を合波し、Ｒ
Ｚ符号の出力信号光Ｂ２_ｉ、Ｂ２_（ｉ＋１ _）、Ｂ２
_{（ｉ＋２）}、・・・を出力する。光合波器６２は両側波
帯の出力信号光Ｂ２_ｉ、Ｂ２_{（ｉ＋１）}、Ｂ２
_{（ｉ＋２）}、・・・を単側波帯化し、さらに多重化し
て、伝送光ファイバに多重化出力信号光Ｂ９ａを出力す
る。

【００４３】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例
においては、図１７（ａ）に示すように、光合分波器６
２の各チャンネルの入力ポートＰ_ｉ〜Ｐ_{（ｉ＋２）}での
最大透過光周波数と、出力信号光Ｂ２_ｉ〜Ｂ２
_{（ｉ＋２）}の中心光周波数ｆ_０，ｉ〜ｆ_{０，（ｉ＋２）}
とはずらしてある。例えば、入力ポートＰ_{（ｉ＋１）}に
入力される出力信号光Ｂ２_{（ｉ＋１）}は、図１７（ｂ）
に示すように、第１の偏光光波Ｄ１_{（ｉ＋１）}成分で中
心光周波数がｆ_{０，（ｉ＋１）}と、第２の偏光光波Ｄ２
_ｉ成分で中心光周波数がｆ_０，ｉを合波したものであ
る。入力ポートＰ_（ｉ＋１ _）の透過特性により、図１７
（ｃ）に示すように，それぞれ、第１の偏光光波Ｄ１
_{（ｉ＋１）}成分は下側波帯化され、第２の偏光光波Ｄ２
_ｉ成分は上側波帯化される。このように、隣接するチャ
ンネルで、中心光周波数ｆ_０が異なり、かつ、偏光方位
が直交している出力信号光の合波と単側波帯化が各入力
ポートで行われ、周波数多重化される。このような多重
化を施せば、帯域利用効率の高い周波数多重伝送が可能
となる。

【００４４】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係わる光送信装置１ａは、図１９に示すよう
に、信号源３より発せられる送信データのＮＲＺ符号信
号Ａ１をＮＲＺＩ符号信号Ａ３に変換する符号変換モジ
ュール８のプリコーダ回路４と、ＮＲＺＩ符号信号Ａ３
を増幅してＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調
信号Ａ６を出力する差動増幅ドライバ回路５０より構成
される符号変換モジュール８２の構成が第１の実施の形
態に係わる光送信装置１と相違する。他は、本発明の第
１の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省略
する。

【００４５】本発明の第２の実施の形態に用いる差動増
幅ドライバ回路５０は、符号の論理を反転する反転出力
端子５１を備えているため、プリコーダ回路４も一台用
いればよく、符号変換モジュール８２の部品点数を削減
できる。また、本発明の第１の実施の形態においては、
図１に示したように、信号伝送系は、信号源３から２分
岐され、プリコーダ回路４、５、ドライバ回路７、８を
経由して、光強度変調器９の第１及び第２の位相変調部
１７、１８にそれぞれ接続される。光強度変調器９を有
効に機能させ、消光比が十分な出力信号光Ｂ２を得るた
めには，第１及び第２の位相変調部１７、１８に対し、
タイミングのそろったＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転Ｎ
ＲＺＩ変調信号Ａ６を導かねばならない。それには、分
岐された信号伝送系の全体の伝送線路長差が伝送信号の
波長に対して１０分の１程度の精度でそろえる必要があ
る。例えば、４０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ符号信号Ａ１を用い
る場合、全体の伝送線路長差は１ｍｍ以下でなければな
らない。伝送信号の時間遅れを調整可能なフェイズシフ
タ等を伝送線路中に挿入してもよいが、動作の安定性や
信頼性に問題がある。本発明の第２の実施の形態におい
ては、反転出力端子５１を有する差動増幅ドライバ回路
５０を用いているため、信号源３からプリコーダ回路４
を経由して差動増幅ドライバ回路に接続される伝送線路
は１系統であり、伝送線路長の設定を簡潔化出来る。

【００４６】本発明の第２の実施の形態に係わる光送信
装置によれば、単一の光強度変調器を用いて、簡単な構
成で、ＮＲＺ符号信号からＲＺ符号の出力信号光を生成
することができ、挿入損失を小さくすることができる。
また、光強度変調器の分岐光導波路には光路長差を設け
てないので、マークレベルでの雑音が小さくでき、良好
な信号対雑音比が得られる。さらに、直流バイアスと、
光強度変調器ＮＲＺＩ変調信号及び反転ＮＲＺＩ変調信
号の出力レベルを適切に設定することによって消光比が
高い出力信号光を出力できる。

【００４７】本発明の第２の実施の形態において用いる
光強度変調器９は、図２０に示すように、第１の実施の
形態に用いたものと同じであり、第１及び第２の位相変
調部の第１及び第２の分岐光導波路１５、１６への実効
線路長が同一となるように、第１及び第２の位相変調電
極２２、２４、第１及び第２の接地電極２３、２５、共
通接地電極２６の構造、及び長さは定められている。光
強度変調器９を有する変調器基板２１は、差動増幅ドラ
イバ回路５０が配置された実装基板４１に接して実装さ
れる。図２０に示す変調器基板２１の、紙面に対して上
端において、光強度変調器９の第１の位相変調電極２２
及び第１の接地電極２３は、差動増幅ドライバ回路５０
に、第２の位相変調電極２４及び第２の接地電極２５は
差動増幅ドライバ回路５０の反転出力端子５１に、共通
接地電極２６も差動増幅ドライバ回路５０の接地配線
に、それぞれボンディングワイヤ４８で接続される。そ
して、実装基板４１は、パッケージ４９に装着される。
光強度変調器９の光波入力部１３及び光合波部１４は、
それぞれ光ファイバに接続される。差動増幅ドライバ回
路５０は、高周波コネクタ４２に配線接続され、また、
電源コネクタ４５に接続されている。高周波コネクタ４
２は、パッケージ４９の外部のプリコーダ回路４と同軸
ケーブルで接続される。電源コネクタ３５は、直流電源
と接続され、差動増幅ドライバ回路５０に電源電圧を供
給する。さらに、差動増幅ドライバ回路５０内での差動
増幅出力のＮＲＺＩ変調信号Ａ５と反転ＮＲＺＩ変調信
号Ａ６間に生ずる位相ずれや、差動増幅ドライバ回路５
０と第１及び第２の位相変調部１７、１８間の線路長の
微少誤差による位相差を補償するために、差動増幅ドラ
イバ回路５０には、高周波コネクタ４３に接続された位
相差調整信号入力ポートを設けても良い。このような構
成をとることにより、差動増幅ドライバ回路５０及び差
動増幅ドライバ回路５０の反転出力端子５１から第１及
び第２の位相調整部１７、１８へのボンディングワイヤ
４８の長さ調整が不要になる。直流バイアス電極２７
は、直流バイアス電源コネクタ４６に結線され、直流バ
イアス電源６と接続される。直流バイアス接地電極２８
は、実装基板上３１上の直流バイアス接地配線に接続さ
れる。光強度変調器９の第１及び第２の位相変調電極２
２、２４は、図９に示す変調器基板２１の下端におい
て、それぞれ高周波コネクタ４４を通してパッケージ４
９の外部に設けられ、他端が接地された終端器４７に接
続される。

【００４８】（第１の変形例）本発明の第２の実施の形
態の第１の変形例は、図２１に示すように、変調器基板
２１に配置される第１及び第２の位相変調電極２２、２
４と第及び第２の接地電極２３、２５の配線構造とパッ
ケージ４９への実装の形態が、第２の実施の形態とは異
なる。他は、本発明の第２の実施の形態と同様であるの
で、重複した記載を省略する。

【００４９】第１の位相調整電極はＵ字形状で、その両
端は変調器基板２１上端に接し、第１の分岐光導波路１
５を跨いで配置される。第１の接地電極２３は変調器基
板２１上端に接し、また、第１の位相調整電極２２と第
１の分岐光導波路１５を挟んで平行に配置されている。
第２の位相変調電極２４及び第２の接地電極２５も同様
に、第２の分岐光導波路１６を挟んで、変調基板２１の
下端に接して配置される。第１及び第２の位相変調電極
２２、２４は変調基板２１の紙面に向かって左右の中心
軸に対して対称に形成されているため、光導波路長差Ｌ
１及び伝送線路電気長差Ｌ２は略ゼロになる。本発明の
第２の実施の形態の変形例においては、位相変調基板２
１の光波入力部１３を囲むようにコの字型の実装基板４
１を設置し、実装基板４１上の配線５７、５８端と光波
入力部１３側の第１及び第２の位相変調電極２２、２４
端とが接するように配置し、ボンディングワイヤ４８に
より接続する。実装基板４１上の配線５７、５８の長さ
は同一とし、差動増幅ドライバ回路５０へと導かれる。
実装基板４１に搭載された差動増幅ドライバ回路５０
は、配線５５、５６を介して位相差調整信号を入力する
高周波コネクタ４３及び直流電源コネクタ４５に接続さ
れ、また、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調
信号Ａ６を入力する高周波コネクタ４２に直接接続され
る。差動増幅ドライバ回路５０と配線５５〜５８とはボ
ンディングワイヤ４８により結線される。第１及び第２
の位相変調電極２２、２４の他の端には、それぞれパッ
ケージ４９内部に設けられた終端器４７が接続される。
このように、終端器４７をパッケージ４９内部に設ける
ことにより終端器４７用の高周波コネクタを削減でき
る。これらの終端器４７と、第１及び第２の接地電極２
３、２５は、高周波接地配線に接続される。直流バイア
ス電極２７は、直流バイアス電源コネクタ４６に結線さ
れ、直流バイアス電源６と接続される。直流バイアス接
地電極２８は、パッケージ４９内の直流バイアス接地配
線に接続される。

【００５０】本発明の第２の実施の形態の第１の変形例
によれば、反転出力端子５１を有する差動増幅ドライバ
回路５０を用いているため、信号源３からプリコーダ回
路４を経由して差動増幅ドライバ回路に接続される伝送
線路は１系統であり、また、実装基板４１上の第１及び
第２の位相変調電極２２、２４に対する配線５７、５８
の伝送線路長は同じにしてあり、低雑音で、消光比の高
い出力信号光Ｂ２が簡便に得られる。

【００５１】（第２の変形例）本発明の第２の実施の形
態の第２の変形例は、変調器基板として半導体結晶を用
いるものである。電気光学効果を有する基板材料として
は、ニオブ酸リチウム等の誘電体結晶以外にもＧａＡｓ
等の化合物半導体結晶も利用できる。また、ＩｎＰやＧ
ａＰ等の半導体においては、電界吸収効果による光強度
変調が可能であり、変調器基板として利用できる。他
は、本発明の第２の実施の形態と同様であるので、重複
した記載を省略する。

【００５２】図２２に示すように、光強度変調器９の各
電極形状は図２０と同様とする。例えば、ＩｎＰ等の高
速半導体結晶を変調器基板６１として用いた場合には、
差動増幅ドライバ回路５０ａを変調器基板６１に集積化
することができる。この場合は、実装基板が不要になる
ばかりでなく、差動増幅ドライバ回路５０ａと第１及び
第２の位相変調電極２２、２４、第１及び第２の接地電
極２３、２５、あるいは共通接地電極２６とのワイヤボ
ンディングが不要となり、結線が入力コネクタ側のみに
なるため、一層のコスト低減、安定化動作を見込むこと
が出来る。また、終端器４７を変調器基板６１に作り込
むことができるため、終端器用の高周波コネクタも削減
できる。

【００５３】また、図２３に示すように、半導体結晶、
例えばＩｎＰよりなる変調器基板６１を用いる場合、光
導波路コアを屈折率の小さなクラッド層で囲むことによ
り光閉じ込めが強い光導波路構造が実現可能であるた
め、光波入力部１３及び光合波部１４で光導波路を大き
く曲げることができ、光強度変調器回路の寸法を小さく
することが可能となる。さらに、差動増幅ドライバ回路
５０ｂを光波入力部１３側の第１及び第２の分岐光導波
路に囲まれた領域に配置することも可能であり、第１及
び第２の位相変調電極２２、２４や第１及び第２の接地
電極２３、２５への配線経路を最短にでき、ＮＲＺＩ変
調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６との時間ずれ
を小さくできる。第１及び第２の位相変調電極２２、２
４は変調器基板６１に作りこまれた終端器４７に接続さ
れる。差動増幅ドライバ回路５０ｂは、配線５５ａ、５
６ａ及び５９を介して、位相差調整信号を入力する高周
波コネクタ４３、直流電源コネクタ４５、及びＮＲＺＩ
変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ６を入力する
高周波コネクタ４２に接続される。

【００５４】（第３の変形例）本発明の第２の実施の形
態の第３の変形例は、高いビットレートの信号を用いて
光強度変調を行う場合の実装形態についてのものであ
り、他は、本発明の第２の実施の形態と同様であるの
で、重複した記載を省略する。

【００５５】高いビットレートの信号を用いて光強度変
調を行う場合、光強度変調器９の寸法が小さくなり、そ
れに伴い変調器基板２１は必然的に薄くなる。薄膜の変
調器基板２１を用いる場合は、図１２に示したマイクロ
ストリップ型伝送線路の構造として、印加する信号の電
界強度を高めて光波の位相変調効率をよりいっそう高め
ることができる。図２４（ａ）に示すように、実装基板
４１上に、裏面の共通接地電極２６と表面の誘電体膜２
９上に配置された第１及び第２の位相変調電極２２、２
４を有する変調器基板２１と、差動増幅ドライバ回路５
０が実装される。このような場合には、変調器基板２１
の厚さが差動増幅ドライバ回路５０の厚さより薄くなる
ため、差動増幅ドライバ回路５０のボンディングパッド
５２と第１及び第２の位相変調電極２２、２４の配線に
用いるボンディングワイヤ４８の長さが長くなり、高周
波特性の平坦化が難しくなる問題がある。そこで、図２
４（ｂ）に示すように、変調器基板２１と実装基板４１
の間に、例えばシリコン酸化膜等の誘電体基板よりなる
スペーサ５３を挿入して、第１及び第２の位相変調電極
２２、２４と差動増幅ドライバ回路５０のボンディング
パッド５２の高さをほぼ揃えておくとよい。このような
高さ設定によって、ボンディングワイヤ４８の長さを短
くでき、差動増幅ドライバ回路５０から第１及び第２の
位相変調電極２２、２４への伝送の高周波特性の平坦化
を図ることができる。従って、さらに高いビットレート
の信号を用いた光強度変調が可能となる。

【００５６】（第４の変形例）本発明の第２の実施の形
態の第４の変形例は、第１の実施の形態の第１〜第３の
変形例で示した出力信号光を単側波帯化し、帯域利用効
率の高い周波数多重伝送が可能な光送信装置に係わるも
のである。即ち、図１４、１６、及び１８に示されてい
る光送信装置１あるいは光送信装置１に相当する部分
に、本発明の第２の実施の形態や、第１及び第２の変形
例で開示した各種の形態の光送信装置１ｂを置き換えて
用いることができる。

【００５７】本発明の第２の実施の形態の第４の変形例
によれば、光強度変調を行う信号の増幅に反転出力端子
５１を有する差動増幅ドライバ回路５０を用いているた
め、伝送線路長の設定を簡潔化でき、さらに、出力信号
光Ｂ２を単側波帯化することにより、帯域利用効率の高
い周波数多重伝送が可能となる。

【００５８】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態に係わる光送信装置１ｃは、（イ）ＮＲＺ符号信
号Ａ１の第１の論理符号が入力される時にＮＲＺ符号信
号Ａ１のレベルを変換させ、ＮＲＺ符号信号Ａ１の第２
の論理符号が入力される時はＮＲＺ符号信号Ａ１のレベ
ルを変換させないようにして、ＮＲＺ符号信号Ａ１から
生成したＮＲＺＩ符号信号Ａ３と、ＮＲＺＩ符号信号Ａ
３の符号を反転させた反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ５を遅延
部７０で遅延時間Ｔｄを与えて生成した反転ＮＲＺＩ符
号遅延信号Ａ８とをそれぞれ増幅して、ＮＲＺＩ変調信
号Ａ５と反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９を出力する符号変換
モジュール８２と、（ロ）直流バイアスＡ７を供給する
直流バイアス電源６と、（ハ）光波Ｂ１を出力する半導
体レーザ１０と、（ニ）光波Ｂ１を入力部で２分岐し出
力部で合波する第１及び第２の光導波路１５、１６、２
分岐した光波の各々に、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転
ＮＲＺＩ変調信号Ａ９を印加する第１及び第２の位相変
調部１７、１８、及び、第１及び第２の光導波路１５、
１６に直流バイアスＡ７を印加する位相調整部１９が備
えられた光強度変調器９ｄとを含む。第３の実施の形態
においては、プリコーダ回路４の反転出力端子６９に遅
延部７０を設け、反転ＮＲＺＩ符号遅延信号Ａ８を生成
して光強度変調器９ｄにおいて光強度変調を行う点が本
発明の第１及び第２の実施の形態と異なる。他は、本発
明の第１及び第２の実施の形態と同様であるので、重複
した記載を省略する。

【００５９】図２５に示すように、光送信装置１ｃには
信号源３が接続され、信号源３より発せられる送信デー
タのＮＲＺ符号信号Ａ１が符号変換モジュール８２のプ
リコーダ回路４によりＮＲＺＩ符号信号Ａ３に変換され
る。また、プリコーダ回路４の反転出力端子６９より出
力される反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４を遅延部７０で遅延
時間Ｔｄ遅延させ反転ＮＲＺＩ符号遅延信号Ａ８を生成
する。プリコーダ回路４から出力されたＮＲＺＩ符号信
号Ａ３及び遅延部からの反転ＮＲＺＩ符号遅延信号Ａ８
が符号変換モジュール８２のドライバ回路７及び８によ
り増幅されてＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変
調信号Ａ９として出力さる。一方、単一モード光源の半
導体レーザ１０から光波Ｂ１が光強度変調器９ｄに送出
される。さらに、光強度変調器９ｄには、直流バイアス
電源６で直流バイアスＡ７が設定される。そして、光強
度変調器９ｄにおいて、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転
ＮＲＺＩ変調信号Ａ９と直流バイアスＡ７により光波Ｂ
１が光強度変調され、出力信号光Ｂ２が伝送路光ファイ
バに出力される。

【００６０】本発明の第３の実施の形態の光強度変調器
９ｄは、図６に示す構成と同様である。光強度変調器９
ｄの第１の位相変調部１７において、ＮＲＺＩ変調信号
Ａ５により第１の分岐光波Ｂ３が位相変調され、また、
第２の位相変調部１８において、反転ＮＲＺＩ変調信号
Ａ９により第２の分岐光波Ｂ５が位相変調される。ここ
で、直流バイアスＡ７は、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反
転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９により変調された第１及び第２
の変調光波Ｂ４、Ｂ６の位相差が、０の時に光出力が最
大となり、πの時に光出力が最小となるように、位相調
整部１９に直流バイアスＡ７を印加する。反転ＮＲＺＩ
変調信号Ａ９は、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５より遅延時間Ｔ
ｄの遅延がかけられているため、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５
及び反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９のパルスの立ち上り、及
び立ち下りにずれが生じ、このずれの区間で第１及び第
２の変調光波Ｂ４、Ｂ６の位相差が０となり、その他の
時間帯では位相差がπとなる。このようにして、ＲＺ符
号の出力信号光Ｂ２が得られる。光合波部１４の合波光
Ｂ７は、隣接する光パルス間で位相が反転しているた
め、光パルス間干渉に対する耐力が向上する。

【００６１】本発明の第３の実施の形態に係わる光送信
装置１ｃによれば、簡単な構成で、ＮＲＺ符号信号Ａ１
からＲＺ符号の出力信号光Ｂ２を生成することができ、
挿入損失を小さくすることができる。また、光強度変調
器９ｄの第１及び第２の分岐光導波路１５、１６には光
路長差を設けてないので、マークレベルでの雑音が小さ
くでき、良好な信号対雑音比が得られる。さらに、直流
バイアスＡ７と、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺ
Ｉ変調信号Ａ９の出力レベルを適切に設定することによ
って消光比が高い出力信号光Ｂ２を出力できる。さら
に、隣接する光パルス間の位相が反転しているため、符
号間干渉に対する耐力を大きくできる。

【００６２】本発明の第３の実施の形態において、例え
ば、図２６（ａ）に示すように、信号源３から出力され
たＮＲＺ符号信号Ａ１が、「０１００１１１０１１０
０」というビット列の場合、図２６（ｂ）に示すよう
に、プリコーダ回路４で「０１１１０１００１０００」
ビット列のＮＲＺＩ符号信号Ａ３に変換される。従っ
て、プリコーダ回路４の反転出力端子６９からは、「１
０００１０１１０１１１」ビット列の反転ＮＲＺＩ符号
信号Ａ４が出力される。反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ４は、
遅延部でＴｄの遅延がかけられ、反転ＮＲＺＩ符号遅延
信号Ａ８となる。ＮＲＺＩ符号信号Ａ３及び反転ＮＲＺ
Ｉ符号遅延信号Ａ８はそれぞれ、ドライバ回路７、８に
より所定のレベル、例えば、半波長電圧Ｖ_πまで増幅さ
れて、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変調信号
Ａ９として光強度変調器９ｄに入力される。第１の位相
変調部１７に印加されたＮＲＺＩ変調信号Ａ５により、
第１の分岐光波Ｂ３が変調され、図２６（ｃ）に示すよ
うに位相変調された第１の変調光波Ｂ４となる。同様
に、第２の位相変調部１８に印加された反転ＮＲＺＩ変
調信号Ａ９により、第２の分岐光波Ｂ５が変調され、図
２６（ｄ）に示すように位相変調された第２の変調光波
Ｂ６となる。例えば、第１の変調光波Ｂ４の位相が、−
π／２からπ／２に立ち上るとき、第２の変調光波Ｂ６
はＴｄ遅れてπ／２から−π／２に立ち下る。また、第
１の変調光波Ｂ４の位相が、π／２から−π／２に立ち
下るとき、第２の変調光波Ｂ６はＴｄ遅れて−π／２か
らπ／２に立ち上る。ここで、遅延部７０による遅延時
間ＴｄはタイムスロットＴ_ｂｉｔの約６０％としてあ
る。第１及び第２の変調光波Ｂ４、Ｂ６が合波されて出
力される出力信号光Ｂ２は、図２６（ｅ）に示すよう
に、第１及び第２の変調光波Ｂ４、Ｂ６の位相パルスの
立ち上り区間あるいは立ち下り区間における遅延Ｔｄの
ずれの時間にπあるいは−π変化する位相パルスとな
る。第１及び第２の変調光波Ｂ４、Ｂ６の位相差は、図
２６（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、出力信号光Ｂ
２の位相がπあるいは−πの時に０である。従って、出
力信号光Ｂ２は、図２６（ｆ）に示すように、位相がπ
又は−πの時に光強度が最大となり、位相が０の時は消
光状態となる。このように、ＮＲＺ符号信号Ａ１に対応
して、ＲＺ符号に光強度変調された出力信号光Ｂ２が生
成される。

【００６３】本発明の第３の実施の形態において、遅延
時間ＴｄをタイムスロットＴ_ｂｉｔの６０％としたが、
Ｔｄにより出力信号光Ｂ２のパルス形状は変化する。Ｎ
ＲＺＩ変調信号Ａ５を、「０１０１１１０」のビット列
とすると、遅延時間ＴｄがタイムスロットＴ_ｂｉｔより
小さい、例えば、５０％の場合は、図２７（ａ）に示す
ように、ＲＺ符号の出力信号光Ｂ２が得られる。遅延時
間Ｔｄが小さいほど、ＲＺ符号のパルスのデューティ比
が小さくなるが、ＴｄがＮＲＺＩ変調信号Ａ５あるいは
反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９のパルス立ち上り時間あるい
は立ち下り時間（１０％−９０％）より小さくなるとＲ
Ｚ符号の位相パルスは±πまで変化しなくなり、出力信
号光強度も小さくなってしまう。また、遅延時間Ｔｄが
１タイムスロットＴ_ｂｉｔに等しければ、図２７（ｂ）
にしめすように、出力信号光Ｂ２の光波パルスはＮＲＺ
符号のパルスとなる。さらに、遅延時間Ｔｄを１タイム
スロットよりも大きく、例えば、１５０％とすると、図
２７（ｃ）に示すように、ビット列が「１０」の場合
に、マークビットが隣接するスペース（［０］符号）ビ
ットの部分に入り込んでいき、また、ビット列が「１１
１」とマークビット連続パルスの場合には、間に挟まれ
るマークビットのパルス幅が小さくなっていくというパ
ターン効果が見られる。従って、信号源３より発せられ
たＮＲＺ符号信号Ａ１のビット列を忠実にＲＺ符号で再
現するためには、遅延部７０における遅延時間Ｔｄは、
タイムスロットＴ_ｂｉｔ以下に設定する必要がある。

【００６４】本発明の第３の実施の形態においては、第
１及び第２の位相調整部１７、１８に印加するＮＲＺＩ
変調信号Ａ５あるいは反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９のレベ
ルは半波長電圧Ｖ_πであり、第１及び第２の変調光波Ｂ
４、Ｂ６の位相変調量をπとして、大きな消光比を得て
いる。位相変調量をπで規格化した位相変調率と消光比
の関係は図２８に示すようになり、位相変調率が０．８
８以上で１５ｄＢ以上の消光比が得られることがわか
る。従って、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５あるいは反転ＮＲＺ
Ｉ変調信号Ａ９のレベルは、０．８８×Ｖ_π以上であれ
ば十分な消光比が実現できる。

【００６５】本発明の第３の実施の形態に係わる光送信
装置によれば、単一の光強度変調器９ｄでＲＺ符号の出
力信号光Ｂ２が生成でき、かつ厳密な波長制御を必要と
しないので、小型化、低コスト化が図れる。また、半導
体レーザの光波Ｂ１は光強度変調器９ｄ１台のみを通過
するだけなので、光損失も小さく、良好な信号対雑音比
が得られる。また、出力されるＲＺ符号の出力信号光Ｂ
２の消光比は、２つの位相変調部における位相変調量を
概ねπとなるように設定することで、１５ｄＢ以上の消
光比が得られる。また、光強度変調器９ｄで２つの光を
干渉させる際の光路長差は、たかだか光の波長レベルで
あるので、半導体レーザの位相雑音が強度雑音に変換さ
れることもない。さらに、隣接する出力光パルス間で位
相が反転しているので、パルス間干渉に対する耐力が向
上し、光ファイバ中での非線形現象による特性劣化に対
して有効である。

【００６６】（変形例）本発明の第３の実施の形態の変
形例に係わる光送信装置１ｄは、図２９に示すように、
符号変換モジュール８２のドライバ回路７、８と光強度
変調器９ｄの間に波形整形フィルタ７１、７２を挿入し
ている点が先に述べた第３の実施の形態と異なる。他
は、第３の実施の形態と同様であるので、重複した記載
を省略する。

【００６７】ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び反転ＮＲＺＩ変
調信号Ａ９は波形整形フィルタ７１及び７２により、パ
ルス波形の立ち上り及び立下がり時間を調整されて光強
度変調器ｄに入力される。図２６に示されるように、出
力光パルスの波形は、遅延部７０の遅延時間Ｔｄだけで
なく、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５あるいは反転ＮＲＺＩ変調
信号Ａ９のパルス波形の立ち上り及び立ち下り時間にも
大きく依存する。波形整形フィルタ７１、７２によりＮ
ＲＺＩ変調信号Ａ５あるいは反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９
のパルス波形の立ち上り及び立ち下り時間を小さく調整
し、遅延時間Ｔｄも小さくすることによって、狭いパル
ス幅の出力光パルスが得られる。もちろん、上述したよ
うに、遅延時間ＴｄはＮＲＺＩ変調信号Ａ５あるいは反
転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９のパルス波形の立ち上り及び立
ち下り時間より大きくする。このように、伝送路光ファ
イバの伝送特性に適した形状の光パルスを容易に出力す
ることが可能となる。

【００６８】本発明の第３の実施の形態の変形例では、
波形整形フィルタ７１、７２を符号変換モジュール８２
のドライバ回路７、８の後に配置したが、符号変換モジ
ュール８２の中でドライバ回路７、８とプリコーダ回路
４の間に挿入しても良い。

【００６９】本発明の第３の実施の形態の変形例に係わ
る光送信装置１ｄによれば、ＮＲＺＩ変調信号Ａ５及び
反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ９が波形整形フィルタ７１及び
７２により、パルス波形の立ち上り及び立下がり時間を
調整されて光強度変調器ｄに入力されるため、伝送路光
ファイバの伝送特性に適した形状の光パルスを容易に出
力することができる。

【００７０】（他の実施の形態）上記のように、本発明
の第１〜第３の実施の形態を記載したが、この開示の一
部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものである
と理解すべきではない。この開示から当業者には様々な
代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろ
う。

【００７１】例えば、変調器基板として、本発明の第１
〜第３の実施の形態、あるいはそれらの変形例及び変形
例において、ニオブ酸リチウムを用いて説明したが、各
種の電気光学効果を示す誘電体膜、例えば、タンタル酸
リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、チタニル燐酸カリウム（Ｋ
ＴｉＯＰＯ_４）等が使用できるのは勿論である。また、
電気光学効果を有するＧａＡｓ等、あるいは電界吸収効
果を有するＩｎＰやＧａＰ等の半導体結晶も使用でき、
さらに、電気光学効果を示す色素ドープＰＭＭＡやアク
リル系ポリマ、ウレタン−ウレアポリマあるいはポリウ
レタンなどのポリマも使用できるのは勿論である。ま
た、本発明の第１〜第３の実施の形態における光送信装
置は、ひとつのモジュールとして実装することにより、
小型化が可能となる。特に、半導体レーザと光強度変調
器を、同一半導体基板上でモノリシック集積化すること
により、より小型の光送信装置を実現することができ
る。この場合、半導体レーザと光強度変調器を接続する
光ファイバが不要となり低コスト化が図れる。また、プ
リコーダ回路とドライバ回路あるいは差動増幅ドライバ
回路をモノリシック集積化することも考えられる。さら
に、集積化されたプリコーダ回路とドライバ回路あるい
は差動増幅ドライバ回路と、集積化された半導体レーザ
と光強度変調器とをハイブリッド実装することにより、
より小型の光送信装置を実現することが可能となる。

【００７２】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。した
がって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特
許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められ
るものである。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、単一の光強度変調器を
用いて、低雑音で消光比の大きなＲＺ符号の出力信号光
を生成する光送信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装置
の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装置
の第１及び第２のプリコーダ回路の構成を説明する図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる（ａ）ＮＲ
Ｚ符号信号、（ｂ）ＮＲＺＩ符号信号、（ｃ）反転ＮＲ
Ｚ符号信号、及び（ｄ）反転ＮＲＺＩ符号信号の一例を
示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係わる変調光波の
（ａ）、（ｃ）位相、及び（ｂ）、（ｄ）光周波数の一
例を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる合波光の
（ａ）位相、（ｂ）光周波数、及び（ｃ）信号光強度の
一例を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装置
の光強度変調器の構成を説明する図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装置
の光強度変調器の構成の一例を説明する平面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装置
の光強度変調器の構成の一例を説明する断面図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装置
の光強度変調器の実装の一例を説明する構成図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装
置の光強度変調器の構成の他の例を説明する断面図であ
る。

【図１１】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装
置の光強度変調器の構成の他の例を説明する断面図であ
る。

【図１２】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装
置の光強度変調器の構成の他の例を説明する断面図であ
る。

【図１３】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信装
置の光強度変調器の構成の他の例を説明する断面図であ
る。

【図１４】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に
係わる光送信装置の構成を説明する図である。

【図１５】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に
係わる光送信装置の動作を説明する図である。

【図１６】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に
係わる光送信装置の構成を説明する図である。

【図１７】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に
係わる光送信装置の動作を説明する図である。

【図１８】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に
係わる光送信装置の構成を説明する図である。

【図１９】本発明の第２の実施の形態に係わる光送信装
置の構成を説明する図である。

【図２０】本発明の第２の実施の形態に係わる光送信装
置の光強度変調器の実装の一例を説明する構成図であ
る。

【図２１】本発明の第２の実施の形態の第１の変形例に
係わる光送信装置の光強度変調器の実装の一例を説明す
る構成図である。

【図２２】本発明の第２の実施の形態の第２の変形例に
係わる光送信装置の光強度変調器の実装の他の例を説明
する構成図である。

【図２３】本発明の第２の実施の形態の第２の変形例に
係わる光送信装置の光強度変調器の実装の他の例を説明
する構成図である。

【図２４】本発明の第２の実施の形態の第３の変形例に
係わる光送信装置の光強度変調器の実装の例を説明する
断面構成図である。

【図２５】本発明の第３の実施の形態に係わる光送信装
置の構成を説明する図である。

【図２６】本発明の第３の実施の形態に係わる（ａ）Ｎ
ＲＺ符号信号、（ｂ）ＮＲＺＩ符号信号、（ｃ）第１の
変調光波位相、（ｄ）第２の変調光波位相、（ｅ）出力
信号光位相、及び（ｆ）出力信号光強度の一例を示す図
である。

【図２７】本発明の第３の実施の形態に係わる出力信号
光強度パルス形状の遅延時間Ｔｄに対する関係を説明す
る図である。

【図２８】本発明の第３の実施の形態に係わる出力信号
光の消光比と位相変調率の関係を説明する図である。

【図２９】本発明の第３の実施の形態の変形例に係わる
光送信装置の構成を説明する図である。

【図３０】従来の光送信装置の構成の一例を説明する図
である。

【図３１】従来の光送信装置の構成の他の例を説明する
図である。

【図３２】光信号の消光比とマッハツェンダ干渉計の消
光比の関係を示す図である。

【符号の説明】

１、１ａ〜１ｄ光送信装置３、３ａ〜３ｃ、１０３信号源４第１のプリコーダ回路５第２のプリコーダ回路４ａ、４ｂ、１０４プリコーダ回路６直流バイアス電源７、８、１０７ドライバ回路９、９ａ〜９ｄ、２０９光強度変調器１０、１０ａ〜１０ｅ、１００半導体レーザ１１ａ排他的論理和回路１１ｂ１ビット遅延線１１ｃ否定回路１２光フィルタ１３光波入力部１４光合波部１５、１５ａ第１の分岐光導波路１６、１６ａ第２の分岐光導波路１７第１の位相変調部１８第２の位相変調部１９位相調整部２１、６１変調器基板２２第１の位相変調電極２３第１の接地電極２４第２の位相変調電極２５第２の接地電極２６共通接地電極２７直流バイアス電極２８直流バイアス接地電極２９誘電体膜３０高周波接地配線３１、４１実装基板３２〜３４、４２〜４４高周波コネクタ３５、４５電源コネクタ３６、４６直流バイアス電源コネクタ３７終端器３８ａ〜３８ｇ、４８ボンディングワイヤ３９、４９パッケージ４０直流バイアス配線５０、５０ａ、５０ｂ差動増幅ドライバ回路５１、６９反転出力端子５２ボンディングパッド５３スペーサ５５〜５９、５５ａ、５６ａ配線６０直流バイアス接地配線６２光合波器６３第１の偏光ビ−ムスプリッタ６４第２の偏光ビ−ムスプリッタ６５光フィルタ７０遅延部７１、７２波形整形フィルタ８０、８１、８２符号変換モジュール１０２クロック信号源１０９ａ第１の光強度変調器１０９ｂ第２の光強度変調器２０１位相変調器２０２マッハツェンダ干渉計Ａ１、Ａ１ａ〜Ａ１ｃＮＲＺ符号信号Ａ２、Ａ２ａ〜Ａ２ｃ反転ＮＲＺ符号信号Ａ３、Ａ３ａ〜Ａ３ｃＮＲＺＩ符号信号Ａ４、Ａ４ａ〜Ａ４ｃ反転ＮＲＺＩ符号信号Ａ５、Ａ５ａ〜Ａ５ｈＮＲＺＩ変調信号Ａ６、Ａ６ａ〜Ａ６ｈ反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ７直流バイアスＡ８反転ＮＲＺＩ符号遅延信号Ａ９反転ＮＲＺＩ変調信号Ａ１０ＮＲＺＩ変調整形信号Ａ１１反転ＮＲＺＩ変調整形信号Ｂ１、Ｂ１ａ〜Ｂ１ｃ、Ｂ１_ｉ、Ｂ１_{（ｉ＋１）} 光波Ｂ２、Ｂ２ａ〜Ｂ２ｃ、Ｂ２_ｉ〜Ｂ２_{（ｉ＋２）} 出力
信号光Ｂ３第１の分岐光波Ｂ４第１の変調光波Ｂ５第２の分岐光波Ｂ６第２の変調光波Ｂ７合波光Ｂ８ＳＳＢ出力信号光Ｂ９、Ｂ９ａ多重化出力信号Ｄ１_ｉ〜Ｄ１_{（ｉ＋２）} 第１の偏光光波Ｄ２_ｉ、Ｄ２_{（ｉ＋１）} 第２の偏光光波Ｍ１_ｉ〜Ｍ１_{（ｉ＋２）} 第１の変調偏光光波Ｍ２_{（ｉ−１）}〜Ｍ２_{（ｉ＋１）} 第２の変調偏光光波Ｌ１光導波路長差Ｌ２伝送線路電気長差Ｐ_ｉ〜Ｐ_{（ｉ＋２）} 入力ポート

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/142 10/152 (72)発明者大島茂神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者宮地正英神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 CA05 DA02 EA05 FA02 FA03 5K102 AA57 AA61 AD01 AH06 AH23 AH31 KA42 PH02 RD12 RD27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＮＲＺ符号信号の第１の論理符号が入力
される時に前記ＮＲＺ符号信号のレベルを変換させ、前
記ＮＲＺ符号信号の第２の論理符号が入力される時は前
記ＮＲＺ符号信号のレベルを変換させないようにして、
前記ＮＲＺ符号信号から生成したＮＲＺＩ符号信号と、
前記ＮＲＺＩ符号信号の符号を反転させで生成した反転
ＮＲＺＩ符号信号をそれぞれ増幅して、ＮＲＺＩ変調信
号と反転ＮＲＺＩ変調信号を出力する符号変換モジュー
ルと、直流バイアスを供給する直流バイアス電源と、光波を出力する半導体レーザと、前記光波を入力部で２分岐し出力部で合波する光導波路
と、前記２分岐した光波の各々に前記ＮＲＺＩ変調信号
及び前記反転ＮＲＺＩ変調信号を印加する位相変調部
と、前記光導波路に前記直流バイアスを印加する位相調
整部が備えられ、前記直流バイアスを調整して、前記Ｎ
ＲＺＩ変調信号及び前記反転ＮＲＺＩ変調信号のパルス
符号が反転する区間で前記光強度変調器から出力される
光信号が最大となるように前記２分岐した光波を強度変
調する光強度変調器とを含むことを特徴とする光送信装
置。
【請求項２】前記符号変換モジュールが、前記ＮＲＺ
符号信号から前記ＮＲＺＩ符号信号を生成する第１のプ
リコーダ回路と、前記ＮＲＺ符号信号の論理符号を反転
した反転ＮＲＺ符号信号から前記反転ＮＲＺＩ符号信号
を生成する第２のプリコーダ回路とを含むことを特徴と
する請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】前記符号変換モジュールが、前記ＮＲＺ
符号信号から前記ＮＲＺＩ符号信号を生成するプリコー
ダ回路と、前記ＮＲＺＩ変調信号を前記反転ＮＲＺＩ変
調信号に反転する反転出力端子を具備する差動増幅回路
とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光送信装
置。
【請求項４】前記光強度変調器と前記差動増幅回路が
集積化されて変調器基板に実装されることを特徴とする
請求項３に記載の光送信装置。
【請求項５】前記光強度変調器の出力部に光フィルタ
を接続し、前記出力部から出力される出力信号光を単側
波帯信号光とすることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項に記載の光送信装置。
【請求項６】ＮＲＺ符号信号の第１の論理符号が入力
される時に前記ＮＲＺ符号信号のレベルを変換させ、前
記ＮＲＺ符号信号の第２の論理符号が入力される時は前
記ＮＲＺ符号信号のレベルを変換させないようにして、
前記ＮＲＺ符号信号から生成したＮＲＺＩ符号信号と、
前記ＮＲＺＩ符号信号の符号を反転させた反転ＮＲＺＩ
符号信号を遅延部で前記ＮＲＺ符号信号の１タイムスロ
ット以下の遅延時間を与えて生成した反転ＮＲＺＩ符号
遅延信号とをそれぞれ増幅して、ＮＲＺＩ変調信号と反
転ＮＲＺＩ変調信号を出力する符号変換モジュールと、
直流バイアスを供給する直流バイアス電源と、光波を出力する半導体レーザと、前記光波を入力部で２分岐し出力部で合波する光導波路
と、前記２分岐した光波の各々に、前記ＮＲＺＩ変調信
号及び前記反転ＮＲＺＩ変調信号を印加する位相変調部
と、前記光導波路に前記直流バイアスを印加する位相調
整部が備えられた光強度変調器とを含むことを特徴とす
る光送信装置。
【請求項７】前記光強度変調器は、前記直流バイアス
を調整して、前記ＮＲＺＩ変調信号の立ち上りと前記反
転ＮＲＺＩ変調信号の立ち下り、及び前記ＮＲＺＩ変調
信号の立ち下りと前記反転ＮＲＺＩ変調信号の立ち上り
における前記遅延時間の遅延区間で光信号を出力するよ
うに前記２分岐した光波を強度変調することを特徴とす
る請求項６に記載の光送信装置。
【請求項８】前記２分岐された光波が、前記ＮＲＺＩ
変調信号及び前記反転ＮＲＺＩ変調信号により、それぞ
れ実質的に前記光波の半波長分の位相で位相変調される
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の光送信装置。
【請求項９】前記符号変換モジュールと前記光強度変
調器の間に、前記ＮＲＺＩ変調信号及び前記反転ＮＲＺ
Ｉ変調信号のパルス波形を整形する波形整形フィルタを
具備することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項
に記載の光送信装置。
【請求項１０】前記遅延時間は、前記ＮＲＺＩ変調信
号及び前記反転ＮＲＺＩ変調信号の１タイムスロット時
間より短く、前記ＮＲＺＩ変調信号及び前記反転ＮＲＺ
Ｉ変調信号のパルス波形の立ち上り区間、及び立ち下り
区間の時間より長いことを特徴とする請求項６〜９のい
ずれか１項に記載の光送信装置。