JP2005110208A

JP2005110208A - 光サブキャリアの高速変調

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Publication number: JP2005110208A
Application number: JP2004158480A
Authority: JP
Inventors: Young-Kai Chen; チェンヤン−カイ; Andreas Leven; レヴァンアンドレア
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: US20050068887A1; CN1604580A; US7292792B2; CN1604580B; JP4541033B2

Abstract

【課題】光サブキャリア上のデータを伝送するための改善された方法とシステムを提供すること。
【解決手段】デジタル・データを伝送するための方法が、サブキャリアを有するコヒーレントの光キャリアを共にコヒーレントの複数の光キャリアへと分割する工程、共にコヒーレントの複数の光キャリアの各々に対応する位相シフトの配列を作成する工程、およびその後、共にコヒーレントの複数の光キャリアを干渉させる工程を含む。干渉工程が、そのサブキャリアが対応する値の対の配列を備えた変調された同相および直交位相の成分を有する出力光キャリアを作り出す。干渉工程によって作り出された変調された同相および直交位相の成分の値の対が４−ＰＳＫ２Ｄ、１６−ＱＡＭ２Ｄ、または１６−ＰＳＫ２Ｄの配座の信号点に関する座標対の配列に対応する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、デジタル・データの光および無線伝送に関する。

米国政府は本発明の支払済みのライセンスおよび、ＤＡＲＰＡによって裁定される契約番号ＭＤＡ９７２−０３Ｃ−００４６の条件によって与えられるような妥当な条件で他者にライセンス供与することを限られた状況で特許所有者に要求する権利を有する。

光サブキャリアへの変調として符号化されたデジタル・データをいくつかの仕組みが伝送する。光サブキャリアは実質的に単色の光キャリアに対する周期性の振幅変調である。未変調の光サブキャリアは連続波レーザから出る出力を振幅変調することによって、または近接した波長を有する２つの連続波レーザから出る光に干渉させることによって作り出されることが可能である。未変調の光サブキャリアは基調を成す光キャリアの波長よりもはるかに長い波長を有する。
米国特許出願番号１０／１３３，４６９号ＲｏｂｅｒｔＧ．Ｗａｌｋｅｒの表題「Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＩＩＩ−ＶＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＩｎｔｅｎｓｉｔｙＭｏｄｕｌａｔｏｒｓ」の論文、ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．３（１９９１年）６５４〜６６７頁

現在の方法およびシステムは光サブキャリアの変調を介してデータを伝送するために複雑な変調器と変調の仕組みを使用する。光サブキャリア上のデータを伝送するための改善された方法とシステムが望まれる。

様々な実施形態が光サブキャリアの同相および直交位相の成分の両方の変調を介したデジタル・データの伝送を提供する。これらの成分の変調された振幅は４つ以上の信号点で単純な二次元（２Ｄ）配座の点を形成する。そのような２Ｄ配座は記号間隔当たりデジタル・データの２ビット以上の伝送を可能にする。

一態様では、デジタル・データを伝送するための方法はサブキャリアを有するコヒーレントの光キャリアを共にコヒーレントの複数の光キャリアに分割する工程、共にコヒーレントの光キャリアの各々で対応する位相シフトの配列を作り出す工程、および共にコヒーレントの複数の光キャリアを干渉させる工程を含む。干渉工程は変調されたサブキャリアを備えた出力光キャリアを発生させる。変調されたサブキャリアは値の対の配列を備えた同相および直交位相の成分を有する。干渉工程によって生じた変調された同相および直交位相の成分の値の対はまた、４−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、または１６−ＰＳＫ２Ｄ配座の信号点に関する座標の配列に対応する。

いくつかの実施形態では、本方法は分割工程と干渉工程の間に共にコヒーレントの複数の光キャリア各々のサブキャリアを時間遅延させる工程を含む。共にコヒーレントの光キャリアの異なるそれの時間遅延の間の差の大きさは、サブキャリア周期の整数部からサブキャリア周期の少なくとも０．１倍異なることが可能である。

いくつかの実施形態では、本方法はコヒーレントの光キャリアを４つの共にコヒーレントの第２の光キャリアに分割する工程、共にコヒーレントの複数の第２の光キャリアの各々に第２の位相シフトの第２の配列を作り出す工程、およびその後、共にコヒーレントの複数の第２の光キャリアを干渉させる工程を含む。この第２の干渉工程は、変調された同相および直交位相の成分の対になった値の第２の配列を有するサブキャリアを発生させる。変調された同相および直交位相の成分の第２の配列の対になった値は４−ＰＳＫ、オフセット４−ＰＳＫ、または台形２Ｄ配座の信号点の座標に対応する。

また別の態様では、データを光学的に伝送するためのシステムは電子−光学的な変調器および制御器を有する。変調器はサブキャリアを備えた光キャリアを受け取ることが可能である。制御器は、デジタル・データのストリームの受信に応答して制御電圧の複数セットのストリームを電子−光学的変調器へと印加するように構成される。変調器は、制御電圧のセットの各印加に応答して、変調されたサブキャリアを備えた光キャリアを出力する。変調器はサブキャリアを変調してその同相および直交位相の成分に関する変調された値の対のストリームを作り出すことによって制御器から入る制御電圧の複数セットのストリームに応答する。値の対は４−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、または１６−ＰＳＫ２Ｄ配座の信号点の座標に対応する。

本システムのいくつかの実施形態では、値の対は４−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、または１６−ＰＳＫ２Ｄ配座の信号点の座標に５％以上対応する。
本システムのいくつかの実施形態では、電子−光学的変調器はカスケード接続された第１と第２の電子−光学的変調器の対を含む。第１の変調器はサブキャリアを変調してその同相および直交位相の成分に関する変調された第２の値の対のストリームを作り出すことによって制御器から入る制御電圧の複数セットのストリームに応答するように構成される。第２の値の対は４−ＰＳＫ、台形、または４−ＰＳＫ２Ｄ配座の信号点の座標に対応する。

本システムのいくつかの実施形態では、変調器は光キャリアを受け取るための４出力を備えた光学スプリッタ、４入力を備えた光学コンバイナ、および４つの光学導波路を有する。各々の導波路はスプリッタの出力の１つをコンバイナの入力の１つに接続し、それによって各々の入力が１つの出力に接続される。導波路は制御器によって印加される受信した制御電圧の複数セットに接続される電子−光学的変調器を含む。いくつかの実施形態では、導波路のうちのいかなる２つの長さの間の差異の大きさもサブキャリア波長の整数部から少なくともサブキャリア波長の０．１倍異なる。

また別の態様では、システムは電子−光学的変調器および制御器を有する。電子−光学的変調器は４出力を備えた光学スプリッタ、４入力を備えた光学コンバイナ、および４つの導波路を有する。光学スプリッタは光キャリア波を受け取るように構成される。導波路は、各々の入力が出力のうちの１つに接続されるように出力を入力に接続する。各々の導波路は電子−光学的位相シフタを有し、それが印加された電圧に応答する。制御器はデジタル・データのセットの受信に応答して制御電圧の複数のセットのうちの１つを電子−光学的位相シフタに印加するように構成される。印加された制御電圧の複数セットのうちの各々１つに応答して、コンバイナは変調されたサブキャリアを備えた光キャリアを出力する。変調器は、変調された値の対が２Ｄ信号配座の信号点の座標に対応するようにサブキャリアの同相および直交位相の成分の値を変調することによって制御電圧の複数セットに応答する。この配座は等しい長さの信号点を有する。

様々な図および文章の中で、類似した、例えばプライム符号、ダブル・プライム符号、および／または文字に至るまでの参照番号は類似した機能を備えた素子を示す。

図１Ａ〜１Ｂは、デジタル・データを光サブキャリアの同相および直交位相の成分の振幅に符号化するように構成される光伝送器１０を示している。伝送器１０は光源１２、電子−光学的変調器１４、および電気的制御器１６を有する。光源１２は未変調の光サブキャリア、すなわちある周波数の一定振幅のサブキャリアを備えたコヒーレントの光キャリア波を作り出す。ここでは、光サブキャリアの波長は光キャリアのそれらの長さの少なくとも２０倍であり、好ましくは光キャリアのそれらの長さの１００倍以上である。電子−光学的変調器１４は光サブキャリアの同相および直交位相の成分の両方の振幅を変調する。電気的制御器１６は光変調器１４による光サブキャリアの変調を制御するためにライン３８Ａ〜３８Ｄ上に電圧を生じさせる。変調されたサブキャリアを備えた光キャリア波を作り出す光伝送器の範例は２００２年４月２６日にＹｏｕｎｇＫａｉとＡｎｄｒｅａｓ

Ｌｅｖｅｎによって出願された米国特許出願番号１０／１３３，４６９号に述べられており、ここではその全文を参考資料で組み入れている。

光変調器１４は光学スプリッタ１８、光学コンバイナ２０、および４つの光導波路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有する。光学スプリッタ１８は光源１２からコヒーレントの光キャリア波を受け取り、出力ポート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ上に共にコヒーレントの出力光波を作り出す入力ポート１７を有する。光学コンバイナ２０は入力ポート２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄで受け取られる共にコヒーレントの光波を組み合わせて出力ポート２５に変調されたサブキャリアを備えた１つの光キャリア波を作り出す。別々になった導波路Ａ〜Ｄは光学スプリッタ１８の各々の出力ポート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄを光学コンバイナ２０の１つの入力ポート２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに接続し、それにより、１つの出力ポート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄが各々の入力ポート２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄにつながる。光学スプリッタ１８と光学コンバイナ２０は単一モードまたは多モードの干渉結合器であることも可能である。

光導波路Ａ〜Ｄに沿って、異なる共にコヒーレントの波のキャリアおよびサブキャリアの位相は別々に展開する。特に、導波路Ａ〜Ｄは光学遅延素子２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、および公称では同一の電子−光学的に制御可能な位相シフタ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄを含む。光学遅延素子２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄはそれぞれの光導波路Ｂ、Ｃ、およびＤ内の光キャリア波のサブキャリアと光導波路Ａ内の光キャリアのサブキャリアの間に固定の相対的遅延Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、Ｔ_Ｄを作り出す。Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、Ｔ_Ｄは通常、サブキャリアの周期Ｔ_ＳＣの整数倍から少なくとも０．１Ｔ_ＳＣ異なる大きさを有する。導波路Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを通る光キャリア波の伝搬時間の間の差異の大きさもやはりＴ_ＳＣの整数倍から少なくとも０．１Ｔ_ＳＣ異なる。電子−光学的位相シフタ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄは光導波路Ａ〜Ｄの実質的に同じ活性部分である。電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄはそれに印加される電圧に応答する方式で光キャリアの位相を、例えば０から２πへと変位させる。印加されるＤＣ電圧は、他の印加電圧がない場合に導波路Ａ〜Ｄが出力ポート２５で同相の光キャリア波に寄与するように電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄを予め設定する。動作時では、入力ポート８、９から受けた入力データに応答する方式で電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄがキャリア波の位相を変調するようにライン３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、および３８Ｄが制御電圧Ｖ_Ａ、−Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｃ、および−Ｖ_Ｃを印加する。

電気的制御器１６は制御器３０および第１と第２の可変電圧源３２、３４を有する。第１と第２の可変電圧源３２、３４は制御電圧の対（Ｖ_Ａ、−Ｖ_Ａ）および制御電圧の対（Ｖ_Ｃ、−Ｖ_Ｃ）をそれぞれ発生する。制御電圧の各々の対はデータ入力部８またはデータ入力部９で受け取ったデジタル・データの相当するビットに応答する。制御電圧の対（Ｖ_Ａ、−Ｖ_Ａ）および（Ｖ_Ｃ、−Ｖ_Ｃ）はそれぞれ電極対（３６Ａ、３６Ｂ）および（３６Ｃ、３６Ｄ）を、ＤＣノイズに対してそれほど敏感でない異なるモードで動作させる。制御電圧Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｃは光学位相シフタ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄによって互いにコヒーレントの光キャリア内に誘導される相対的位相を固定する。これらの位相は、これらの光キャリア波が光学コンバイナ２０の出力ポート２５でどのように干渉を生じるかを決定する。

光伝送器１０は記号期間当たり２ビットのデジタル・データを受け取って符号化する。２ビットのデータに関する電圧信号は電気的制御器１６の入力データ・ライン８、９で受け取られ、その後、光変調器１４によって光サブキャリアの同相および直交位相の成分それぞれの振幅へと符号化される。制御電圧Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｃおよび時間遅延素子２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄから由来するサブキャリアの遅延Ｔ_Ｂ、Ｔ_ＣとＴ_Ｄは光変調器１４が光サブキャリアの同相および直交位相の成分をどのように変調するかを決定する。制御電圧Ｖ_ＡとＶ_Ｃおよびサブキャリアの遅延｛Ｔ_Ｃ、Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｄ｝は、変調された値が選択された二次元（２Ｄ）配座の４つの信号点の座標に対応するように選択される。特に、光サブキャリアの同相および直交位相の成分に関する変調された振幅の対、およびその直線的な組み合わせは２Ｄ配座の中の信号点の「ｘ」と「ｙ」座標に対応するであろう。

２Ｄ配座では、信号点は複素平面内のベクトル、すなわち平面内で原点から関連する複素数へと向かうベクトルである。
｛Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４｝が２Ｄ配座の４つの信号点を表わす複素数であるとすると、固定の遅延｛Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、Ｔ_Ｄ｝およびキャリアの位相シフトの４セット、すなわちｍ＝１、２、３、４について｛φ（ｍ）｝が下記の４つの式を満足すれば光変調器１０はこれらの点を表わす変調されたサブキャリアを発生するであろう。

式（１）の解のセットは遅延素子２６Ｂ〜２６Ｄによって作り出される固定の遅延｛Ｔａ｝および電源３２、３４により印加される制御電圧のセットによって作り出される相対位相｛φａ（ｍ）｝を規定する。ここで、Ｔ_Ａ＝０である。ライン３８Ａ〜３８Ｄ上の制御電圧のセットは｛Ｖ_{Ａ、ｌｏｗ}、Ｖ_{Ｃ、ｌｏｗ}｝、｛Ｖ_{Ａ、ｌｏｗ}、Ｖ_{Ｃ、ｈｉｇｈ}｝、｛Ｖ_{Ａ、ｈｉｇｈ}、Ｖ_{Ｃ、ｌｏｗ}｝、および｛Ｖ_{Ａ、ｈｉｇｈ}、Ｖ_{Ｃ、ｈｉｇｈ}｝のような４通りの電圧であることが望ましいが、その理由は、そのようなセットが異なる２進法の符号化を可能にするからである。その後、制御器３０が公称上同じ位相シフタ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄをディファレンシャルモードで動作させ、位相シフトは印加された制御電圧に比例する。位相シフトはφ_Ａ（ｍ）＝−φ_Ｂ（ｍ）およびφ_Ｃ（ｍ）＝−φ_Ｄ（ｍ）を満たす。したがって、φ_Ａ（ｍ）＝−φ_Ｂ（ｍ）およびφ_Ｃ（ｍ）＝−φ_Ｄ（ｍ）に関する式（１）の各々の解は一実施形態の中で変調器１４の作製パラメータを与え、制御器３０について許される制御電圧の４セットを与え、それが所望の２Ｄ配座を作り出す。

ここでは、もしも指数ｍの各々の値について｜Ｂ_ｍ−Ａ_ｍ｜／｜Ａ_ｍ｜が０．１０未満である配座を表わす信号点｛Ａ_ｍ｝のセットがあるならば、平面内の点｛Ｂ_ｍ｝のセットは配座の信号点に対応する。そのような対応する点｛Ｂ_ｍ｝のセットについては、上記の比率は０．０５未満であることが好ましく、上記の比率が０．０１未満であることがさらに好ましい。様々なセットの複素数｛Ａ_ｍ｝が２Ｄ配座を表わすことが可能である。特に、もしも｛Ａ_ｍ｝がある２Ｄ配座を表わすとすると、λが非ゼロのいかなる複素数であっても｛λＡ_ｍ｝は同じ２Ｄ配座を表わす。すなわち、２Ｄ配座のいかなる表現の信号点の大域的回転および／または有限の大域的再拡大再縮小も同じ２Ｄ配座の等価的な表現を与える。

式（１）の数値の解は作製と動作のパラメータを与え、それがいくつかの２Ｄ配座を作り出す。作製パラメータには遅延素子２６Ｂ〜２６Ｄによって作り出される遅延｛Ｔ_ｊ｝が含まれる。動作パラメータは動作電圧｛Ｖ_Ａ（ｍ），Ｖ_Ｃ（ｍ）｝の４セット、すなわち各信号点について１セットである。これらの解は、少なくとも、その同相および直交位相の成分が図２〜４に示した２Ｄ配座に関する信号点の座標に対応する変調されたサブキャリアの形成を可能にする。

図２は範例となる４点位相シフト・キーイング（４−ＰＳＫ）された２Ｄ配座の信号点を示している。４−ＰＳＫ２Ｄ配座では、複数の信号点は等しい長さのベクトルである。これらのベクトルは原点について９０°回転下で不変のパターンを形成し、「ｊ」を−１の平方根とする場合の複素数１＋ｊ、１−ｊ、−１＋ｊ、および−１−ｊによって表わされる。概して、４−ＰＳＫ２Ｄ配座は原点から四方に延び、かつ任意ではあるが等しい長さを有する４つのベクトルを有する。このパターンでは、４つのベクトルは回転角９０°で分けられているが、しかし様々な表現の中では、１つのベクトルが実軸に関して任意の角度であることが可能である。

４−ＰＳＫ配座に関すると、作製パラメータすなわちＴ_ｊ、および制御電圧のセットすなわち｛Ｖ_Ａ（ｍ）、Ｖ_Ｃ（ｍ）｝の１つの解は次の通りである。Ｔ_Ｂ、Ｔ_ＣおよびＴ_Ｄは５／（８ｆ_ＳＣ）、１／（２ｆ_ＳＣ）および７／（８ｆ_ＳＣ）でそれぞれ与えられる。これらの遅延の各々に対して光源１２のサブキャリア周期Ｔ_ＳＣのどのような整数倍が加えられることも可能である。制御電圧｛Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｃ｝の４セットは次の値、すなわち｛＋０．５Ｖ_π、−０．３７５Ｖ_π｝、｛＋０．５Ｖ_π、＋０．６２５Ｖ_π｝、｛＋１．０Ｖ_π、−０．３７５Ｖ_π｝、および｛＋１．０Ｖ_π、＋０．６２５Ｖ_π｝を有する。ここで、電子−光学的位相シフタ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄのうちの１つに電圧Ｖ_πを印加すると、印加電圧ゼロよりもπ大きい値で光キャリアの位相に追加的なシフトが生じる。

図３と図４は他の４点２Ｄ配座を表わす信号点のセットを示している。図３の２Ｄ配座では、範例の信号点は長さ１の複素数である。数字は原点から放射状に延びるベクトルの端部を規定する。表現の４つのベクトルは原点の点「１」へのベクトルについて０°、６７．５°、１３５°、および２０２．５°で反時計回りで形成される。図３の４つのベクトルは台形２Ｄ配座と称される２Ｄ配座を表わしている。図４の２Ｄ配座では、範例の信号点は原点から複素数１＋ｊ／３、−１／３＋ｊ／３、−１／３−ｊ、および１−ｊで放射状に延びるベクトルである。図４の４つのベクトルはここで４−ＰＳＫ２Ｄ配座と称される２Ｄ配座を表わしている。これら上記の２Ｄ配座の他の表現は上記の表現の１つまたは複数の特定のベクトルを１つまたは複数のベクトルから９０°の整数倍回転されるベクトルで置き換えることによって得られる。さらに別の表現は、表現の４つのベクトルすべてについて複素数に同じ非ゼロの複素数を積算することによって得られる。

図３の２Ｄ配座については、範例のサブキャリア遅延および制御電圧のセットは次のように規定される。サブキャリア遅延Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、およびＴ_Ｄは０．４９６５／ｆ_ＳＣ、０．４８２１／ｆ_ＳＣ、および０．９８５６／ｆ_ＳＣでそれぞれ与えられ、ここで個々の遅延はＴ_ＳＣのいかなる整数倍によってもシフトされることが可能である。制御電圧｛Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｃ｝の４セットは｛−０．９９３４Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝、｛−０．５６２４Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝、｛−０．９９３４Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝、および｛−０．５６２４Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝である。遅延｛Ｔ_ｉ｝および制御電圧の上記のセットに関する位相シフト｛φ_Ａ（ｍ）、−φ_Ａ（ｍ）、φ_Ｃ（ｍ）、−φ_Ｃ（Ｍ）｝のセットは図３の２Ｄ配座の信号点について解を与える。

図４の２Ｄ配座については、範例のサブキャリア遅延および制御電圧のセットは次のように規定される。遅延時間Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、およびＴ_Ｄは０．７１０４／ｆ_ＳＣ、０．３９６２／ｆ_ＳＣ、および０．６３５３／ｆ_ＳＣでそれぞれ与えられ、ここで個々の遅延はＴ_ＳＣのいかなる整数倍によってもシフトされることが可能である。制御電圧｛Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｃ｝の４セットは｛−０．７４７６Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝、｛−０．７４７６Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝、｛＋０．６７５９Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝、および｛＋０．６７５９Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝である。遅延｛Ｔ_ｉ｝および制御電圧の上記のセットに付随する位相シフト｛φ_Ａ（ｍ）、−φ_Ａ（ｍ）、φ_Ｃ（ｍ）、−φ_Ｃ（ｍ）｝のセットは式（１）の右手側が図４に示した２Ｄ配座の信号点に関する複素数であるときの式（１）の解を与える。

図３および４の台形２Ｄおよびオフセット４−ＰＳＫ配座はカスケード接続された光伝送器の実施形態に使用される。それらの実施形態は１６以上の信号点を備えた２Ｄ配座を作り出す。

図５は１６信号点を有する２Ｄ配座に従って光サブキャリアを変調するように構成された光伝送器１０’を示している。やはり、変調されたサブキャリアの同相および直交位相の成分の振幅は２Ｄ配座の信号点の「ｘ」と「ｙ」座標にそれぞれ対応する。

光伝送器１０’は光源１２、カスケード接続された２つの光変調器１４’、１４”、および電気的制御器１６’を有する。光源１２は図１Ａ〜１Ｂに関して既に述べたように未変調の光サブキャリアを備えたコヒーレントの光キャリアを発生する。光変調器１４’、１４”は図１Ａ〜１Ｂに関して既に述べたような構造を有する。電気的制御器１６’は第１の対の電圧源（３２’、３４’）および第２の対の電源（３２”、３４”）を有する。これら第１と第２の対は制御電圧｛Ｖ_Ａ’、−Ｖ_Ａ’、Ｖ_Ｃ’、−Ｖ_Ｃ’｝の第１のセットおよび制御電圧｛Ｖ_Ａ”、−Ｖ_Ａ”、Ｖ_Ｃ”、−Ｖ_Ｃ”｝の第２のセットをそれぞれ発生する。第１の制御電圧Ｖ_Ａ’、−Ｖ_Ａ’、Ｖ_Ｃ’、および−Ｖ_Ｃ’は第１の光変調器１４’の電子−光学的位相シフタ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、および２８Ｄをそれぞれ制御する。第２の制御電圧Ｖ_Ａ”、−Ｖ_Ａ”、Ｖ_Ｃ”、および−Ｖ_Ｃ”は第２の光変調器１４”の電子−光学的位相シフタ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、および２８Ｄをそれぞれ制御する。電圧源３２’、３４’および電圧源３２”、３４”は入力ポート８’、９’および入力ポート８”、９”それぞれに受けるデータ・ビットの対に応答して制御電圧を発生する。その結果、入力ポート８’、９’から入るデータ・ビットが第１の光変調器１４’によって作り出される変調パターンを制御し、入力ポート８”、９”から入るデータ・ビットが第２の光変調器１４”によって作り出される変調パターンを制御する。

電圧源（３２’、３４’）および（３２”、３４”）の各々の対は記号期間当たり２ビットのデジタル・データを光サブキャリア上に符号化する。それが理由で、電圧源の各々の対およびそれに付随する光変調器、すなわち（３２’、３４’、１４’）および（３２”、３４”、１４”）は光サブキャリアを変調して４つの点を有する２Ｄ配座内の信号点を搬送させる。カスケード接続された光変調器の対１４’、１４”は６つの点を有する２Ｄ配座内の信号点を作り出す。

いくつかの実施形態では、第１と第２の変調器１４’、１４”およびそれに付随する電圧源（３２’、３４’）および（３２”、３４”）は異なる２Ｄ配座内に信号点を作り出す。光伝送器１０’のそのようないくつかの実施形態は光サブキャリアを変調して図７Ａまたは７Ｂの２Ｄ配座内の信号点を搬送させる。

図７Ａは１６点の直交振幅変調（ＱＡＭ）の２Ｄ配座の範例の表現を示している。この表現では、配座は正立方体の２Ｄ格子の部位に位置する１６の信号点を有する。格子の基本格子ベクトル、１／３＋ｊ／３は表現のうちの１つの信号点である。その表現では、他の点は単位正方形の中にあって複素数１／３＋ｊ／３＋（２ａ／３＋２ｂ・ｊ／３）に位置し、ここで「ａ」と「ｂ」は整数である。

図７Ｂは１６−ＰＳＫ２Ｄ配座の範例の表現を示している。この表現では、信号点は原点から放射状に延びて１の長さを有するベクトルである。表現のうちの様々なベクトルは複素数「１」を通るベクトルを２２．５度の整数倍で時計方向に回転させることによって得られる。

図７Ａと７Ｂの２Ｄ配座の他の表現は表現のうちのすべての信号点について複素数を同じ非ゼロの複素数で積算することによって、すなわち大域的回転および／または大域的再拡大再縮小で得られる。

図５を参照すると、光伝送器１０’の一実施形態は同相および直交位相の成分が１６−ＱＡＭ配座の信号点に対応するように光サブキャリアを変調する。この実施形態では、第１の光変調器１４’の第１の電圧源３２’、３４’と時間遅延２６Ｂ〜２６Ｄは、光源１２から入る光サブキャリアが図２の４−ＰＳＫ配座に従って変調される原因となる。範例の実施形態では、第１の変調器１４’、Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｄ、およびＴ_Ｃは、Ｔ_ＳＣの整数倍まで、それぞれ５／（８ｆ_ＳＣ）、１／（２ｆ_ＳＣ）、および７／（８ｆ_ＳＣ）に等しい。また、第１の変調器１４’のための範例の制御電圧のセット｛Ｖ_Ａ’、Ｖ_Ｃ’｝は次の値、すなわち｛＋０．５Ｖ_π、−０．３７５Ｖ_π｝、｛＋０．５Ｖ_π、＋０．６２５Ｖ_π｝、｛＋１．０Ｖ_π、−０．３７５Ｖ_π｝、および｛＋１．０Ｖ_π、＋０．６２５Ｖ_π｝を有する。これらの実施形態では、第２の光変調器１４”の第２の電圧源３２”、３４”と時間遅延２６Ｂ〜２６Ｄは、第１の光変調器１４’から入る光サブキャリアが図４の４点の配座に従ってさらに変調される原因となる。範例の実施形態では、第２の変調器１４”、Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、およびＴ_Ｄは、Ｔ_ＳＣの整数倍まで、それぞれ０．７１０４／ｆ_ＳＣ、０．３９６２／ｆ_ＳＣ、および０．６３５３／ｆ_ＳＣに等しい。また、第２の変調器１４”のための範例の制御電圧のセット｛Ｖ_Ａ”、Ｖ_Ｃ”｝は｛−０．７４７６Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝、｛−０．７４７６Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝、｛＋０．６７５９Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝、および｛＋０．６７５９Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝である。

１６−ＱＡＭ２Ｄ配座に従って光サブキャリアを変調する光変調器１０’のまた別の実施形態は、上述の実施形態を考慮して電圧源の第１および第２の対（３２’、３４’）および（３２”、３４”）を入れ替え、かつ第１および第２の光変調器１４’および１４”を入れ替える。すなわち、この実施形態では、第１および第２の光変調器１４’および１４”は図４および図２の配座の信号点をそれぞれ作り出す。

図５の光伝送器１０’のまた別の実施形態は、同相および直交位相の成分が図７Ｂｎｏ１６−ＰＳＫ２Ｄ配座の信号点に対応するように光サブキャリアを変調する。この実施形態では、第１の光変調器１４’の第１の電圧源３２’、３４’と時間遅延２６Ｂ〜２６Ｄは、光源１２から入る光サブキャリアが図２の４−ＰＳＫ配座に従って変調される原因となる。範例の実施形態では、第１の変調器１４’、Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、およびＴ_Ｃは、Ｔ_ＳＣのいかなる整数倍までも、それぞれ５／（８ｆ_ＳＣ）、１／（２ｆ_ＳＣ）、および７／（８ｆ_ＳＣ）に等しい。また、第１の変調器１４’のための範例の制御電圧のセット｛Ｖ_Ａ’、Ｖ_Ｃ’｝は次の値、すなわち｛＋０．５Ｖ_π、−０．３７５Ｖ_π｝、｛＋０．５Ｖ_π、＋０．６２５Ｖ_π｝、｛＋１．０Ｖ_π、−０．３７５Ｖ_π｝、および｛＋１．０Ｖ_π、＋０．６２５Ｖ_π｝を有する。これらの実施形態では、第２の光変調器１４”の第２の電圧源３２”、３４”と時間遅延２６Ｂ〜２６Ｄは、第１の光変調器１４’から入る光サブキャリアが図３の４点の配座に従ってさらに変調される原因となる。範例の実施形態では、第２の変調器１４”、Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、およびＴ_Ｄは、Ｔ_ＳＣのいかなる整数倍までも、それぞれ０．４９６５／ｆ_ＳＣ、０．４８２１／ｆ_ＳＣ、および０．９８５６／ｆ_ＳＣに等しい。また、第２の変調器１４”のための範例の制御電圧のセット｛Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｃ｝は次の値、すなわち｛−０．９９３４Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝、｛−０．５６２４Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝、｛−０．９９３４Ｖ_π、＋０．４８４８Ｖ_π｝、および｛−０．５６２４Ｖ_π、−０．４７８７Ｖ_π｝を有する。

最後に、１６−ＰＳＫ２Ｄ配座に従って光サブキャリアを変調する光伝送器１０’の別の実施形態は、上述の実施形態を考慮して電圧源の第１と第２の対（３２’、３４’）と（３２”、３４”）を入れ替え、かつ第１と第２の光変調器１４’と１４”を入れ替える。すなわち、この実施形態では、第１と第２の光変調器１４’と１４”はそれぞれ図３と図２の配座の信号点を作り出す。

図６Ａは、例えば図１Ａ〜１Ｄまたは５の伝送器１０、１０’を使用してデジタル・データを伝送するための１つの方法４０を示している。方法４０はサブキャリアを有するコヒーレントの光キャリアを共にコヒーレントの複数の光キャリアに分割する工程（工程４１）を含む。工程４０は共にコヒーレントの複数の光キャリアの各々に位相シフトの配列を作り出す工程（工程４２）を含む。方法４０はまた、共にコヒーレントの複数の光キャリアを干渉させることでそのサブキャリアが変調された同相および直交位相の成分を有する出力光キャリアを生じさせる工程（工程４３）も含む。分割と干渉の工程を実施する間で、各々の共にコヒーレントの複数の光キャリアのサブキャリアの中に時間遅延もやはり作り出されることが可能である。干渉の工程によって作り出される変調された同相および直交位相の成分の値の対は４−ＰＳＫ２Ｄ配座、１６−ＱＡＭ２Ｄ配座、または１６−ＰＳＫ２Ｄ配座の信号点に関する座標の対に対応する。

図６Ｂを参照すると、図６Ａの方法４０のいくつかの実施形態は以下の工程を含む。最初に、コヒーレントの光キャリアが４つの共にコヒーレントの複数の第２の光キャリアへと分割される（工程４５）。次に、各々の共にコヒーレントの複数の第２の光キャリア上に第２の位相シフトの第２の配列が作り出される（工程４６）。その後、共にコヒーレントの複数の第２の光キャリアが干渉させられることで変調された同相および直交位相の成分の対の第２の配列を有するサブキャリアを発生する（工程４７）。第２の配列の変調された同相および直交位相の成分の値の対は４−ＰＳＫ、オフセット４−ＰＳＫ、または台形の２Ｄの配座の信号点に関する座標の対に対応する。

図１Ａ〜１Ｂおよび５の変調器１４、１４’、１４”のいくつかの実施形態は集積化された光学デバイスである。これらのデバイスでは、光学スプリッタ１８、光学コンバイナ２０、光導波路Ａ〜Ｄ、時間遅延２６Ｂ〜２６Ｃ、および電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄはインジウム−リン（ＩｎＰ）基板上のメサ型ＩＩＩ−Ｖ族半導体構造である。ＩｎＰ基板上で、光学的コアおよびクラッド層の範例の材料はそれぞれインジウム−アルミニウム−ガリウム−砒素（ＩｎＡｌＧａＡｓ）の合金およびインジウム−アルミニウム−砒素（ＩｎＡｌＡｓ）の合金である。両方の合金がＩｎＰ基板に格子整合し、かつ通信波長で光学吸収が低くなるように１．３電子ボルト以上のバンドギャップを有することが好ましい。ＩｎＡｌＡｓとＩｎＡｌＧａＡｓは電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄに必要とされるように印加電圧に対応する屈折率を有する。

そのような集積型光学デバイスでは、光導波路用のショットキー・リブ型構造と制御電極が無線、サブミリメートル、またはミリメートルの制御波と光キャリア波の速度の間の一層優れた整合を可能にし、それによって上限カットオフ周波数を引き上げる。ショットキー・リブ型構造は、例えばＲｏｂｅｒｔＧ．Ｗａｌｋｅｒの表題「Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＩＩＩ−ＶＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＩｎｔｅｎｓｉｔｙＭｏｄｕｌａｔｏｒｓ」の論文、ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．３（１９９１年）６５４〜６６７頁に述べられており、それは全文でここに参考資料で組み入れられている。

ショットキー・リブ型導波路構造を備えた集積型光学デバイスとして変調器１４、１４’、１４”を作製するための範例の方法を以下に述べる。図８〜１３は本製造方法の中で作り出される中間構造７１〜７６の一部分を示している。図１４はリブ型の導波路構造、例えば図１Ａ〜１Ｂまたは５の電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄを備えた導波路と電極を有する最終の集積型光学デバイスの一部分７７を示している。

本製造方法はＩｎＰ基板５２の上にＩＩＩ−Ｖ族半導体の多層構造をエピタキシャル成長させる工程を含む。この多層構造は次の上層から底層までの部分層配列、すなわち１００ｎｍのＩｎ_ｘＡｌ_{１−ｘ−ｙ}Ｇａ_ｙＡｓ、約２５ｎｍのＩｎＰ、約４７５ｎｍのＩｎ_ｘＡｌ_{１−ｘ−ｙ}Ｇａ_ｙＡｓ、約５００ｎｍの真性Ｉｎ_ｚＡｌ_１−ｚＡｓ、および約３００ｎｍのｎ型Ｉｎ_ｚＡｌ_１−ｚＡｓを有する下側の多層５４を含む。ここでｘ＝０．５２９、ｙ＝０．３３５、およびｚ＝０．５２０である。ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＰ、およびＩｎＡｌＧａＡｓ部分層の合金組成はＩｎＰ成長基板５２への格子整合を可能にする。この多層構造はまた、層５４と同じ約８００ｎｍのＩｎ_ｚＡｌ_１−ｚＡｓ合金の上側層５６も有し、その結果、ＩｎＰ成長基板５２に格子整合する。

この多層構造は、図１Ａおよび５に示したようにスプリッタ１８の平板状光学クラッド層とコア層、コンバイナ２０、光導波路Ａ〜Ｄ、時間遅延２６Ｂ〜２６Ｄ、および電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄを構成する。層５４では、ＩｎＡｌＧａＡｓ部分層とＩｎＡｌＡｓ部分層が上記の光学デバイスのための光学コアおよび下側光学クラッド層として機能する。ＩｎＡｌＡｓ層５６は前記光学デバイスのための上側クラッド層として機能する。

層５４では、ＩｎＡｌＡｓ部分層の下側１／２は大量にｎ^＋ドープされることで図１Ａおよび５の電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄの下側電極として機能する。ＩｎＡｌＡｓ部分層の下側１／２の範例のドーパント濃度は立方センチメートル（ｃｍ^３）当たり約２×１０^１８個のｎ型ドーパント原子である。通常、ＩｎＰ基板５２は鉄をドープされて非導電性である。

次に、本製造方法は図８の構造７１に示したように図１Ａ〜１Ｂおよび５の電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄの各々について金属の上部電極５８を形成する工程を含む。範例の金属電極５８は次の底部から上部への構造、すなわち約３０ナノメートル（ｎｍ）のチタン（Ｔ_ｉ）、約３５ｎｍのプラチナ（Ｐｔ）、約５０ｎｍの金（Ａｕ）、および約４０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ）を有する金属の多層である。金属の上部電極５８は、図１Ａ〜１Ｂおよび５の電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄを形成することになるＩｎＡｌＡｓ層の横方向領域に重ねられる。金属上部電極５８の形成にはＩｎＡｌＡｓ層５６の他の横方向領域を保護するためにフォトレジストのマスクをフォトリソグラフィで形成する工程、金属の一連の蒸発−堆積を実施する工程、およびその後、フォトレジストのマスクを剥離する工程が含まれる。

次に、本製造方法は図９の構造７２に図解したように光導波路デバイスの上側の光学的クラッド層のためのメサ構造６０を作り出す一連の工程を実施する工程を含む。この一連の工程には構造７１の上面の上に約４０ｎｍの保護用ＳｉＯ_２をプラズマ励起化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）させる工程、およびその後、後工程でエッチングされることになるＳｉＯ_２層の横方向部分を覆ってフォトレジストのマスクを形成する工程が含まれる。保護用ＳｉＯ_２の全部または一部分については窒化シリコン層が代用される可能性がある。次に、蒸発処理工程が約３０ｎｍのＴ_ｉを堆積させ、その後、約７０ｎｍのニッケル（Ｎｉ）を堆積させる。次に、従来の剥離法がフォトレジストのマスクを除去し、金属を被覆して保護されるべきＳｉＯ_２およびＩｎＡｌＡｓ層５６の一部分の上にＮｉ／Ｔ_ｉハードマスクを残す。次に、従来の乾式エッチング法、例えば塩素と窒素による化学的エッチングが保護されていない部分のＳｉＯ_２層およびＩｎＡｌＡｓの大部分もしくはすべての層５６を除去してメサ構造６０を作り出す。乾式エッチングは層５４と５６の界面付近まで時間設定される。その後、湿式エッチングのディップ処理が層５６の保護されていないあらゆる残り部分および／または層５４のＩｎＡｌＧａＡｓの最上部を除去する。湿式エッチングはＩｎＰの埋め込み部分層で選択的に停止する。その結果、エッチングは上側光学的クラッド層と光学的コア層の一部分をパターン化し、それによってリブ型の光導波路を形成する。乾式エッチングの後、従来法の溶剤、例えばＮＭＰによる洗浄が残りのＳｉＯ_２ならびに被覆ハードメタルマスクを除去する。

次に、層５４の従来法の乾式もしくは湿式のエッチングがＩｎＰで停止して下側メサ構造６２を作り出す。エッチングの実施には下側メサ構造６２、上側メサ構造６０、および金属電極５８に関して層５４の一部を保護するために最初にフォトレジストのマスクを形成する工程が含まれる。エッチングの後、従来法の剥離工程がフォトレジストのマスクを除去して図１０の構造７３を作り出す。

上側と下側のメサ構造６０、６２は光導波路デバイスの横方向の寸法を規定する。上側のメサ６０は約２μｍから３μｍの幅を有し、下側のメサ６２は図１Ａ〜１Ｂおよび５の光導波路Ａ〜Ｄ内で約１０μｍから１００μｍの幅を有する。下側のメサ構造６２は電子−光学的位相シフタの隣り合う対、すなわち対（２８Ａ、２８Ｂ）および（２８Ｃ、２８Ｄ）についてリブ構造を接続する。

構造７３を形成後に、本製造方法はベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）の保護層を形成して図１１の構造７４を作り出す工程を含む。ＢＣＢの層はメサ構造６０、６２および金属電極５８を覆う。ＢＣＢの形成工程には構造７３の上面にＢＣＢの液相前駆体を所望の厚さにスピンコートする工程、およびその後、加熱して前駆体を架橋したＢＣＢへと硬化させる工程が含まれる。

次に、本製造方法は電子−光学的位相シフタの電極および制御ライン、例えば図１Ａ〜１Ｄおよび５のライン３８Ａ〜３８Ｄおよび電極３６Ａ〜３６Ｄ用のメタライゼーション層６６およびバス６８の作製を実施する工程を含む。この工程にはフォトレジストのマスクを形成する工程、およびその後、表面張力がフォトレジストをリフローさせるように約５分間、構造７４を約１３５℃に加熱する工程が含まれる。この工程にはまた、ＢＣＢの層内でコンタクト・ビア６４を作製するために乾式エッチングを実施する工程、およびその後、フォトレジストのマスクを剥離して図１２の構造７５を作り出す工程も含まれる。このエッチングはフォトレジスト・マスクの薄肉化された領域で貫通エッチングを生じるように時間設定される。これはコンタクト・ビア６４の上端エッジが丸くなる原因となり、それがその後のメタライゼーション層６６の形成の助けとなる。構造７５では、コンタクト・ビア６４は金属電極５８の上面を露出させる。この工程はまた、金属の蒸発−堆積を実施する工程、およびその後、フォトレジストのマスクを剥離して図１３に示したような構造７６のメタライゼーション多層６６を作り出す工程も含む。メタライゼーション多層６６は上部から底部に向けて約２００ｎｍのＡｕと約３０ｎｍのＴ_ｉの構造を有する。メタライゼーション多層６６は前もって形成されたコンタクト・ビア６４を充填し、それにより、下にある金属電極５８への電気的接続を供給する。この工程はまた、金属のまた別のマスク制御型の蒸着を実施して図１４の最終的集積化光学構造７７に示したような低抵抗の金属のバス６８を作製する工程も含む。

集積化光学デバイスでは、図１Ａ〜１Ｄおよび５の制御用電極３６Ａ〜３６Ｄの幾何学形状は電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄ内で高周波制御波と光波の群速度を整合させる助けとなる。図１５は電気的に結合された一対の制御用電極３６Ａ〜３６Ｄおよびそれに付随し、同じメサ構造６０、６２内に形成されるＤＣバイアス印加構造２９のための１つの幾何学形状を示している。図１４の金属のバス６８はメタライゼーション層の中の一連の横断方向のＴ字型構造７０につながる。Ｔ字型構造７０はＩＩＩ−Ｖ族半導体の接合領域に被さり、それにより、各々の導波路構造はキャパシタ、すなわちＴ字型構造７０の下の接合領域によって架橋された長いインダクタの平行の対の形状を有する。Ｔ字型構造７０の寸法は、高周波制御波の位相速度が電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｄ内で光波の群速度とさらに良好に整合するようにキャパシタンスを調節するように選択される。高周波の動作については、Ｔ字型構造７０の範例の寸法は約４８〜３０μｍの長さＬ、および約１．６μｍの幅ｗである。

図１６Ａは電気的に結合した電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｂの対および図１５のＤＣバイアス印加構造２９の断面図を供給する。元々の層５４の大量にｎ型ドープされたＩｎＡｌＡｓ部分層７２は電子−光学的位相シフタ２８Ａ〜２８Ｂの隣り合うＩＩＩ−Ｖ族半導体ヘテロ構造とＤＣバイアス印加構造２９の間の電気的短絡を形成する。素子２８Ａ、２８Ｂのヘテロ構造および２９は図１６Ｂに示した等価回路に図解したようにダイオードとして機能する。大量にｎ型ドープしたＩｎＡｌＡｓ部分層７２のせいで、ＤＣバイアス印加構造２９および電子−光学的位相シフタ２８Ａ、２８Ｂに関するダイオード構造は連続の幾何学形状で接続される。動作時では、大きなＤＣバイアス電圧Ｖ_ＤＣが電圧バイアス印加構造２９のダイオード構造を横切ってつながり、それによってこのダイオードはＯＮ状態である。動作時では、電子−光学的位相シフタ２８Ａ、２８Ｂのダイオード構造はＶ_ＤＣよりも小さい大きさを有する信号電圧Ｖ_{ｓｉｇｎａｌＡ}、Ｖ_{ｓｉｇｎａｌＢ}によってバイアスされる。それが理由で、位相シフタ２８Ａ、２８Ｂに付随するダイオード構造は動作時ではＯＦＦ状態である。

ここで説明した様々な光伝送器、例えば図１Ａおよび５の伝送器１０および１０’は高周波の無線伝送器に有用である。図１７は１つのそのような無線伝送器８０を示している。無線伝送器８０は光伝送器８２、光ファイバ・リンク８４、半導体接合型光検出器８６、例えば光検出ダイオード、およびアンテナ８８を有する。光伝送器８２は受け取ったデジタル・データを光キャリア波上のサブキャリアの変調へと符号化する。この光キャリア波が光ファイバ・リンク８４を経由して光伝送器８２から半導体接合型光検出器８６へと伝搬する。半導体接合型光検出器８６は光サブキャリアから電気的キャリア波を作り出し、前記電気的キャリアを使用してアンテナ８８を駆動し、それにより、光サブキャリアの変調周波数に付随する高周波で無線伝送を生じさせる。
本明細書、図面、および本出願の特許請求項を考慮に入れると、当業者にとって本発明の他の実施形態は明らかであろう。

４点の２Ｄ配座の信号点に対応する光サブキャリアに変調パターンを生じさせる光伝送器を示す平面図である。線ＡＡ−−ＡＡを含む垂直平面でとった図１Ａの光変調器を示す断面図である。４点位相シフト・キーイング（４−ＰＳＫ）された配座の表現を示す図である。台形の２Ｄ配座の表現を示す図である。オフセット４−ＰＳＫ２Ｄ配座の表現を示す図である。１６点の２Ｄ配座の信号点に対応する光サブキャリアに変調パターンを生じさせる光伝送器を示す平面図である。デジタル・データを、例えば図１Ａ〜１Ｂまたは５の伝送器を使用して伝送する方法を示すフロー図である。図６Ａの方法のいくつかの実施形態の追加的な工程を示すフロー図である。図５の変調器のいくつかの実施形態が光サブキャリア上に生じさせる１６点のＱＡＭ配座の表現を示す図である。図５の変調器のいくつかの実施形態が光サブキャリア上に生じさせる１６点のＰＳＫ配座の表現を示す図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５の光変調器を集積型の光学デバイスとして製造する間に生じる中間構造を示す断面図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５の光変調器を集積型の光学デバイスとして製造する間に生じる中間構造を示す断面図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５の光変調器を集積型の光学デバイスとして製造する間に生じる中間構造を示す断面図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５の光変調器を集積型の光学デバイスとして製造する間に生じる中間構造を示す断面図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５の光変調器を集積型の光学デバイスとして製造する間に生じる中間構造を示す断面図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５の光変調器を集積型の光学デバイスとして製造する間に生じる中間構造を示す断面図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５の光変調器に関するある集積型光学デバイス内の単一の電子−光学的位相シフタを示す断面図である。図１Ａ〜１Ｂおよび５のような一対の電子−光学的位相変調器およびそれに付随する電極を備えた集積型光学デバイスの一部分を示す平面図である。図１５の構造の断面を示す図である。図１５および１６Ａの構造の中のバイアスを図解する等価回路を示す図である。電子−光学的変調器を使用して高周波数でデジタル・データを符号化する無線伝送器を示す図である。

Claims

デジタル・データを伝送するための方法であって、
サブキャリアを有するコヒーレントの光キャリアを共にコヒーレントの複数の光キャリアへと分割する工程、
共にコヒーレントの複数の光キャリアの各々の中に位相シフトの配列を作成する工程、および
そのサブキャリアが値の対の配列に対応して変調された同相および直交位相の成分を有する出力光キャリアを作り出すために、共にコヒーレントの複数の光キャリアを干渉させる工程を含み、
干渉工程によって作り出された変調された同相および直交位相の成分の値の対が４−ＰＳＫ２Ｄ配座、１６−ＱＡＭ２Ｄ配座、および１６−ＰＳＫ２Ｄ配座のうちの１つにある信号点に関する座標対に対応する方法。
干渉工程によって作り出された値の対が５％以上信号点に対応する、請求項１に記載の方法。
分割工程が４つの共にコヒーレントの光キャリアを形成し、かつ作成工程が４つの共にコヒーレントの光キャリア上に位相シフトの配列を作り出す、請求項１に記載の方法。
作成工程がさらに、
別々の電子−光学的位相シフタを通して共にコヒーレントの光キャリアの各々を通過させ、その一方で電子−光学的位相シフタに制御電圧の配列を供給することでその上に変調の配列を生じさせる工程を含む、請求項１に記載の方法。
コヒーレントの光キャリアを４つの共にコヒーレントの第２の光キャリアに分割する工程、
共にコヒーレントの第２の光キャリアの各々に第２の位相シフトの第２の配列を作成する工程、および
その後、変調された同相および直交位相の成分の対の第２の配列を有するサブキャリアを作り出すために共にコヒーレントの第２の光キャリアを干渉させる工程をさらに含み、
第２の配列の変調された同相および直交位相の成分の値の対が４−ＰＳＫ２Ｄ配座、オフセット４−ＰＳＫ２Ｄ配座、および台形２Ｄ配座のうちの１つにある信号点に関する座標対に対応する、請求項１に記載の方法。
サブキャリアを伴う光キャリアを受けることの可能な電子−光学的変調器、および
デジタル・データのストリームの受信に応答して電子−光学的変調器に制御電圧のセットのストリームを印加するように構成された制御器を含み、変調器が印加された制御電圧のセットの各々に応答して変調されたサブキャリアを伴う光キャリアを出力するように構成され、
変調器が、サブキャリアを変調することでその同相および直交位相の成分に関する変調された値の対のストリームを生じさせることによって制御器から入る制御電圧の複数セットのストリームに応答するように構成され、それらの値の対が４−ＰＳＫ２Ｄ配座、１６−ＱＡＭ２Ｄ配座、および１６−ＰＳＫ２Ｄ配座のうちの１つにある信号点の座標対に対応するシステム。
変調器が、サブキャリアを変調することでその同相および直交位相の成分に関する変調された値の対のストリームを生じさせることによって制御器から入る制御電圧の複数セットのストリームに応答するように構成され、それらの値の対が４−ＰＳＫ２Ｄ配座の信号点の座標対に５％以上対応する、請求項６に記載のシステム。
変調器が、サブキャリアを変調することでその同相および直交位相の成分に関する変調された値の対のストリームを生じさせることによって制御器から入る制御電圧の複数セットのストリームに応答するように構成され、それらの値の対が１６−ＱＡＭ２Ｄ配座および１６−ＰＳＫ配座の信号点の座標対に５％以上対応する、請求項６に記載のシステム。
光キャリアを受けるための４出力を備えた光学スプリッタ、
４入力を備えた光学コンバイナ、および
４つの光導波路をさらに有し、各々の導波路がスプリッタの出力のうちの１つをコンバイナの入力のうちの１つに接続し、それによって各々の入力が１つの出力につながり、導波路が、制御器によって印加される制御電圧の複数の受信セットにつながった電子−光学的変調器を有する、請求項６に記載のシステム。
電子−光学的変調器がカスケード接続された第１と第２の電子−光学的変調器の対を含み、
第１の変調器が、サブキャリアを変調することでその同相および直交位相の成分に関する変調された第２の値の対のストリームを生じさせることによって制御電圧の複数セットに応答するように構成され、第２の値の対が４−ＰＳＫ２Ｄ配座、台形２Ｄ配座、およびオフセット４−ＰＳＫ２Ｄ配座のうちの１つにある信号点の座標対に対応する、請求項６に記載のシステム。