JP2007306371A - 遅延干渉計及び復調器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＱＰＳＫ変調またはＤＰＳＫ変調された光信号を安定且つ正確に復調するための遅延干渉計及びこれを備える復調器を提供する。
【解決手段】光信号を第１の分岐光及び第２の分岐光に分岐して第１の分岐光を第１の光路に出射し、第２の分岐光を第２の光路に出射するハーフミラーと、第１の光路上に設けられ、第１の分岐光をハーフミラーに反射する第１のリフレクタと、第２の光路上に設けられ、第２の分岐光をハーフミラーに反射する第２のリフレクタと、ハーフミラーと第１のリフレクタとの間、またはハーフミラーと第２のリフレクタとの間の少なくとも一方に配置され、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器とを備え、ハーフミラーは、第１のリフレクタから入射される第１の分岐光と第２のリフレクタから入射される第２の分岐光とを合波し、合波された光信号（合波光信号）を２分岐して出射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ通信、特に高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ:Dense Wavelength Division Multiplexing）を採用した光ファイバ通信における差動位相変調信号の復調に使用する遅延干渉計及びこれを備えた復調器に関する。

近年、インターネットの急激な発展に伴い、ネットワークの高速化・大容量化への要望を実現するため、情報を電気信号ではなく光ファイバを伝送路とする光信号によって伝達する光ファイバ通信が開発及び実用化されている。このような光ファイバ通信において、さらに高速化・大容量化を実現するために、「波長の異なる光は互いに干渉しない」という光の性質を利用して、１本の光ファイバに波長の異なる複数の光信号を多重して伝送する高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ:Dense Wavelength Division Multiplexing）が注目されている。

上記ＤＷＤＭ方式を採用する光ファイバ通信では、主に差動位相変調方式（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）や４相差動位相変調方式（ＤＱＰＳＫ:Differential Quadrature Phase Shift Keying）によって変調された光信号を伝送し、遅延干渉計を備えた復調器によって受信した光信号を復調している。
例えば、特表２００４−５１６７４３号公報には、ＤＷＤＭ方式を採用する光ファイバ通信において、ＤＱＰＳＫ変調された光信号を復調する復調器が開示されている。図５は上記復調器の構成ブロック図である。

図５に示すように、従来の復調器６０は、光ファイバからなる第１の分岐路６１及び第２の分岐路６２、光導波路型の第１のマッハツェンダ干渉計６３及び第２のマッハツェンダ干渉計６４、第１の平衡光検出器６５、第２の平衡光検出器６６から構成されている。

第１の光ファイバ６１は、光ファイバＦから伝送されるＤＱＰＳＫ変調された光信号（以下ＤＱＰＳＫ光信号という）を分岐して第１のマッハツェンダ干渉計６３に伝送する。第２の光ファイバ６２は、光ファイバＦから伝送されるＤＱＰＳＫ光信号を分岐して第２のマッハツェンダ干渉計６４に伝送する。

第１のマッハツェンダ干渉計６３は、第１の光導波路６３ａ、第２の光導波路６３ｂ、合波路６３ｃ、第３の光導波路６３ｄ及び第４の光導波路６３ｅから構成されている。第１の光導波路６３ａは、第２の光導波路６３ｂに対してΔＬ１だけ長い光路長を有しており、第１の光ファイバ６１から伝送されるＤＱＰＳＫ光信号を分岐して合波路６３ｃに伝送する。第２の光導波路６３ｂは、所定の光路長を有し、第１の光ファイバ６１から伝送されるＤＱＰＳＫ光信号を分岐して合波路６３ｃに伝送する。

なお、これら第１の光導波路６３ａと第２の光導波路６３ｂとの光路長差ΔＬ１は、第１の光導波路６３ａにて伝送されるＤＱＰＳＫ光信号が、第２の光導波路６３ｂにて伝送されるＤＱＰＳＫ光信号に対して変調レートの１周期、つまりシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定されている。また、第２の光導波路６３ｂにて伝送されるＤＱＰＳＫ光信号には、図示しない電圧印加装置によって所定の電圧を印加することにより、π／４の位相シフトが与えられている。

合波路６３ｃは、上記第1の光導波路６３ａ及び第２の光導波路６３ｂから伝送される各ＤＱＰＳＫ光信号を合波し、第１の合波光信号として第３の光導波路６３ｄ及び第４の光導波路６３ｅに伝送する。第３の光導波路６３ｄは、上記合波路６３ｃから伝送される第１の合波光信号を伝送し、第１の平衡光検出器６５の第1の受光素子６５ａに向けて出射する。第４の光導波路６３ｅは、上記合波路６３ｃから伝送される第1の合波光信号を伝送し、第1の平衡光検出器６５の第２の受光素子６５ｂに向けて出射する。なお、これら第３の光導波路６３ｄ及び第４の光導波路６３ｅの光路長は同一となるように構成されている。

第２のマッハツェンダ干渉計６４は、第1の光導波路６４ａ、第2の光導波路６４ｂ、合波路６４ｃ、第３の光導波路６４ｄ及び第４の光導波路６４ｅから構成されている。第1の光導波路６４ａは、第2の光導波路６４ｂに対してΔＬ１だけ長い光路長を有しており、第２の光ファイバ６２から伝送されるＤＱＰＳＫ光信号を分岐して合波路６４ｃに伝送する。第２の光導波路６４ｂは、所定の光路長を有し、第２の光ファイバ６２から伝送されるＤＱＰＳＫ光信号を分岐して合波路６４ｃに伝送する。

なお、第1のマッハツェンダ干渉計６３と同様に、これら第1の光導波路６４ａと第２の光導波路６４ｂとの光路長差ΔＬ１は、第1の光導波路６４ａにて伝送されるＤＱＰＳＫ光信号が、第２の光導波路６４ｂにて伝送されるＤＱＰＳＫ光信号に対してシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定されている。また、第2の光導波路６４ｂにて伝送されるＤＱＰＳＫ光信号には、図示しない電圧印加装置によって所定の電圧を印加することにより、−π／４の位相シフトが与えられている。

合波路６４ｃは、上記第1の光導波路６４ａ及び第２の光導波路６４ｂから伝送される各ＤＱＰＳＫ光信号を合波し、第２の合波光信号として第３の光導波路６４ｄ及び第４の光導波路６４ｅに伝送する。第３の光導波路６４ｄは、上記合波路６４ｃから伝送される第２の合波光信号を伝送し、第２の平衡光検出器６６の第1の受光素子６６ａに向けて出射する。第４の光導波路６４ｅは、上記合波路６４ｃから伝送される第２の合波光信号を伝送し、第２の平衡光検出器６６の第２の受光素子６６ｂに向けて出射する。なお、これら第３の光導波路６４ｄ及び第４の光導波路６４ｅの光路長は同一となるように構成されている。

第1の平衡光検出器６５は、第1の合波光信号の光強度に応じて電気信号を出力する第1の受光素子６５ａ及び第２の受光素子６５ｂを備えており、これら第1の受光素子６５ａ及び第２の受光素子６５ｂから出力される電気信号を平衡処理して第1の復調信号ｘを出力する。第２の平衡光検出器６６は、第２の合波光信号の光強度に応じて電気信号を出力する第1の受光素子６６ａ及び第２の受光素子６６ｂを備えており、これら第１の受光素子６６ａ及び第２の受光素子６６ｂから出力される電気信号を平衡処理して第２の復調信号ｙを出力する。

このように、ＤＱＰＳＫ光信号に対して、シンボル周期と等しい遅延時間とπ／４の位相シフトとが与えられる２つの光導波路を有する第1のマッハツェンダ干渉計６３と、シンボル周期と等しい遅延時間と−π／４の位相シフトとが与えられる２つの光導波路を有する第２のマッハツェンダ干渉計６４とを備えることにより、得られる第1の復調信号ｘ及び第２の復調信号ｙは２値符号を示す信号となる。

また、ＤＰＳＫ変調された光信号を復調する復調器の場合、１つのマッハツェンダ干渉計を備えていれば良く、つまり図５において、第1の分岐路６１、第1のマッハツェンダ干渉計６３及び第1の平衡光検出器６５だけで構成される。この場合、第1のマッハツェンダ干渉計６３において、第2の光導波路６３ｂにて伝送されるＤＰＳＫ光信号に位相シフトを与える必要はない。
特表２００４−５１６７４３号公報

上記のように、従来の復調器では、光導波路型のマッハツェンダ干渉計を使用しており、このため以下に述べるような問題点があった。
（１）光導波路の特性を安定化するために高精度の温度制御が必要であり、装置コストの増加や装置サイズの大型化を招く。
（２）機械的なストレスに影響されやすく、光導波路の特性にばらつきが生じる。
（３）図５では図示を省略したが、一般的にマッハツェンダ干渉計と平衡光検出器との間は光ファイバによって接続されるため、この光ファイバによってマッハツェンダ干渉計から伝送される光信号に遅延が生じる。
（４）ＤＱＰＳＫ光信号に対する±π／４位相シフト処理の再現性を確保することが困難である。
以上の問題点により、従来の復調器では安定且つ正確な復調を行うことができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＤＱＰＳＫ変調またはＤＰＳＫ変調された光信号を安定且つ正確に復調するための遅延干渉計及び復調器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、遅延干渉計に係る第１の解決手段として、光信号を第１の分岐光及び第２の分岐光に分岐して前記第１の分岐光を第１の光路に出射し、第２の分岐光を第２の光路に出射するハーフミラーと、前記第１の光路上に設けられ、前記第１の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第１のリフレクタと、前記第２の光路上に設けられ、前記第２の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第２のリフレクタと、前記ハーフミラーと第１のリフレクタとの間、または前記ハーフミラーと第２のリフレクタとの間の少なくとも一方に配置され、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器とを備え、前記ハーフミラーは、前記第１のリフレクタから入射される第１の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第２の分岐光とを合波し、合波された光信号（合波光信号）を２分岐して出射することを特徴とする。

また、本発明では、遅延干渉計に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタに可動機構を設け、第１の光路及び／または第２の光路の光路長を調整することを特徴とする。

また、本発明では、遅延干渉計に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記熱光学効果媒質として単結晶、多結晶または非晶質のＳｉ（シリコン）を用いたことを特徴とする。

また、本発明では、遅延干渉計に係る第４の解決手段として、上記第１〜３のいずれかの解決手段において、前記位相補償器は熱光学効果媒質を加温するための加温手段を備え、前記加温手段を制御することにより前記熱光学効果媒質の温度制御を行う温度制御手段をさらに備えることを特徴とする。

一方、本発明では、復調器に係る第１の解決手段として、差動位相変調（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）された光信号を復調する復調器であって、上記第１〜４のいずれかの解決手段を有する遅延干渉計と、当該遅延干渉計から２分岐して出射された合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、２つの合波光信号に基づいて復調信号を生成する平衡光検出器とを備え、前記第１の光路と第２の光路との光路長差は、第１の分岐光に対して第２の分岐光が光信号の１ビット周期と等しい遅延時間を有するように設定されていることを特徴とする。

また、本発明では、復調器に係る第２の解決手段として、４相差動位相変調（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）された光信号を復調する復調器であって、前記光信号を第１の分岐光及び第２の分岐光に分岐して出射する２分岐手段と、前記２分岐手段の出射光軸上に設けられ、前記第１の分岐光を第３の分岐光及び第４の分岐光に分岐して、第３の分岐光を第１の光路に出射すると共に第４の分岐光を第２の光路に出射する一方、前記第２の分岐光を第５の分岐光及び第６の分岐光に分岐して、第５の分岐光を第３の光路に出射すると共に第６の分岐光を第４の光路に出射するハーフミラーと、前記第１の光路及び第３の光路上に設けられ、前記第３の分岐光及び第５の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第１のリフレクタと、前記第２の光路及び第４の光路上に設けられ、前記第４の分岐光及び第６の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第２のリフレクタと、前記ハーフミラーと第１のリフレクタとの間、または前記ハーフミラーと第２のリフレクタとの間の少なくとも一方に配置され、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器とを備え、前記ハーフミラーは、前記第１のリフレクタから入射される第３の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第４の分岐光とを合波し、合波された光信号（第１の合波光信号）を２分岐して出射すると共に、前記第１のリフレクタから入射される第５の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第６の分岐光とを合波し、合波された光信号（第２の合波光信号）を２分岐して出射する遅延干渉計と、当該遅延干渉計から２分岐して出射された第１の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第１の合波光信号に基づいて第１の復調信号を生成する第１の平衡光検出器と、前記遅延干渉計から２分岐して出射された第２の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第２の合波光信号に基づいて第２の復調信号を生成する第２の平衡光検出器とを備え、前記第１の光路と第２の光路との光路長差は、第３の分岐光に対して第４の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、前記第３の光路と第４の光路との光路長差は、第５の分岐光に対して第６の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタと前記ハーフミラーとの間に、第１の合波光信号と第２の合波光信号との位相差がπ／２となるような位相調整手段を備えることを特徴とする。

また、本発明では、復調器に係る第３の解決手段として、４相差動位相変調（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）された光信号を復調する復調器であって、前記光信号を第１の分岐光及び第２の分岐光に分岐して前記第１の分岐光を第１の光路に出射し、また第２の分岐光を第２の光路に出射するハーフミラーと、前記第１の分岐光を第３の分岐光と第４の分岐光に２分岐して前記ハーフミラーに反射する第１のリフレクタと、前記第２の分岐光を第５の分岐光と第６の分岐光に２分岐して前記ハーフミラーに反射する第２のリフレクタと、前記ハーフミラーと第１のリフレクタとの間、または前記ハーフミラーと第２のリフレクタとの間の少なくとも一方に配置され、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器とを備え、前記ハーフミラーは、前記第１のリフレクタから入射される第３の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第５の分岐光とを合波し、合波された光信号（第１の合波光信号）を２分岐して出射すると共に、前記第１のリフレクタから入射される第４の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第６の分岐光とを合波し、合波された光信号（第２の合波光信号）を２分岐して出射する遅延干渉計と、当該遅延干渉計から２分岐して出射された第１の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第１の合波光信号に基づいて第１の復調信号を生成する第１の平衡光検出器と、前記遅延干渉計から２分岐して出射された第２の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第２の合波光信号に基づいて第２の復調信号を生成する第２の平衡光検出器とを備え、前記第１の分岐光及び第３の分岐光が通過する第１の光路と第２の分岐光及び第５の分岐光が通過する第２の光路との光路長差は、第３の分岐光に対して第５の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、前記第１の分岐光及び第４の分岐光が通過する第３の光路と第２の分岐光及び第６の分岐光が通過する第４の光路との光路長差は、第４の分岐光に対して第６の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタと前記ハーフミラーとの間に、第１の合波光信号と第２の合波光信号との位相差がπ／２となるような位相調整手段を備えることを特徴とする。

また、本発明では、復調器に係る第４の解決手段として、上記第２または３の解決手段において、前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタに可動機構を設け、第１〜第４の光路のいずれかの光路長を調整することを特徴とする。

また、本発明では、復調器に係る第５の解決手段として、上記第２〜４のいずれかの解決手段において、前記熱光学効果媒質として単結晶、多結晶または非晶質のＳｉ（シリコン）を用いたことを特徴とする。

また、本発明では、復調器に係る第６の解決手段として、上記第２〜５のいずれかの解決手段において、前記位相補償器は熱光学効果媒質を加温するための加温手段を備え、前記加温手段を制御することにより前記熱光学効果媒質の温度制御を行う温度制御手段をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明では、復調器に係る第７の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記遅延干渉計と平衡光検出器とは光ファイバによって接続されていることを特徴とする。

また、本発明では、復調器に係る第８の解決手段として、上記第２〜６のいずれかの解決手段において、前記遅延干渉計と第１の平衡光検出器及び第２の平衡光検出器とは光ファイバによって接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、従来のように光導波路型の遅延干渉計から構成された復調器ではなく、光学部品からなる遅延干渉計を用いて復調器を構成しているため、特性や精度の安定した遅延干渉計を得ることができ、ＤＱＰＳＫ変調またはＤＰＳＫ変調された光信号を安定且つ正確に復調する復調器を提供することが可能である。

[第１実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態における遅延干渉計を備えた復調器の構成概略図である。なお、第１実施形態における復調器は、ＤＰＳＫ変調された光信号（ＤＰＳＫ光信号）を復調するものである。

この図に示すように、本第１実施形態の復調器は、第1のレンズ１、ハーフミラー２、第1のリフレクタ３、第2のリフレクタ４、第1のミラー５、第2のミラー６、第２のレンズ７、第３のレンズ８、平衡光検出器９及び位相補償器１００から構成されている。なお、これらの構成要素の内、第1のレンズ１、ハーフミラー２、第1のリフレクタ３、第2のリフレクタ４、第1のミラー５、第2のミラー６、第２のレンズ７、第３のレンズ８及び位相補償器１００はマイケルソン型遅延干渉計を構成するものである。

第1のレンズ１は、例えばコリメートレンズであり、図示しない光ファイバから入射されるＤＰＳＫ光信号を平行光Ｓ１に変換して、出射光軸（Ｙ軸）上に設けられたハーフミラー２に出射する。ハーフミラー２は、上記第1のレンズ１から入射された平行光Ｓ１を、第1の反射光Ｓ２としてＸ軸方向に設けられた第1のリフレクタ３に反射し、また、第1の透過光Ｓ３としてＹ軸方向に設けられた位相補償器１００を介して第2のリフレクタ４に透過する。

第1のリフレクタ３は、上記ハーフミラー２から入射された第1の反射光Ｓ２をＹ軸方向に反射した後、Ｘ軸方向に向け、つまりハーフミラー２に向けて反射する。なお、この第1のリフレクタ３はＸ軸方向に移動自在に設けられている。第２のリフレクタ４は、上記ハーフミラー２から位相補償器１００を介して入射された第1の透過光Ｓ３をＸ軸方向に反射した後、Ｙ軸方向に向け、つまりハーフミラー２に向けて反射する。

上記ハーフミラー２は、第1のリフレクタ３を介して入射された第1の反射光Ｓ２を、第２の反射光Ｓ２aとしてＹ軸方向に設けられた第１のミラー５に反射し、また、第２の透過光Ｓ２bとしてＸ軸方向に設けられた第２のミラー６に透過させる。また、このハーフミラー２は、第２のリフレクタ４を介して入射された第1の透過光Ｓ３を、第３の反射光Ｓ３aとして第２のミラー６に反射し、また、第３の透過光Ｓ３bとして第１のミラー５に透過させる。

つまり、ハーフミラー２において、第２の反射光Ｓ２aと第３の透過光Ｓ３bとが合波されて第１のミラー５に出射され、また、第２の透過光Ｓ２bと第３の反射光Ｓ３aとが合波されて第２のミラー６に出射される。なお、第1の反射光Ｓ２と第1の透過光Ｓ３との光路差ΔＬ_０（＝Ｌ_０１−Ｌ_０２）は、第1の反射光Ｓ２が第1の透過光Ｓ３に対して１ビット周期と等しい遅延時間を有するように設定されている。なお、ここでＬ_０１は遅延側アームの光路長、Ｌ_０２は基準側アームの光路長である。また、遅延側アームの機械的な距離をＬ_１、基準側アームの機械的な距離をＬ_２とする。

第１のミラー５は、合波された第２の反射光Ｓ２a及び第３の透過光Ｓ３bをＸ軸方向に設けられた第２のレンズ７に反射する。第２のミラー６は、合波された第２の透過光Ｓ２b及び第３の反射光Ｓ３aをＹ軸方向に設けられた第３のレンズ８に反射する。

第２のレンズ７は、集光レンズであり、上記第１のミラー５から入射された第２の反射光Ｓ２a及び第３の透過光Ｓ３bの合波（第１の合波Ｖ１）を集光して平衡光検出器９に出射する。第３のレンズ８は、集光レンズであり、上記第２のミラー６から入射された第２の透過光Ｓ２b及び第３の反射光Ｓ３aの合波（第２の合波Ｖ２）を集光して平衡光検出器９に出射する。平衡光検出器９は、上記第１の合波の光強度に応じて電気信号を出力する第１の受光素子と第２の合波の光強度に応じて電気信号を出力する第２の受光素子とを備え（図示せず）、これら受光素子から出力される電気信号に基づいて平衡検出を行い復調信号を生成する。

ここで、位相補償器１００について詳細に説明する。
上記のような光学系部品は、実際には金属材料からなる筐体（図示せず）に収められ、振動などによって動かないように筐体内で固定されることが一般的である。しかしながら、このような金属材料は温度の上昇に伴って膨張するため、光学系部品の配置が微小に変化してしまう。これら遅延干渉計の光学系部品は、波長オーダーでその配置を設定しなければならないため、わずかな配置のずれによって光路差ΔＬ_０が変化し、その結果、遅延干渉計の特性が劣化するという問題が生じる。そこで、本実施形態では、遅延干渉計の特性を温度変化に対して安定化させるために、温度変化による遅延側アーム側のＬ１の伸長を、基準側アームの光路長Ｌ２の伸長と位相補償器１００の屈折率温度依存性により相殺（補償）する構造を採用する。すなわち、本実施形態で使用する位相補償器１００は高い屈折率温度依存性を有する光透過性の媒質である。このような媒質の候補としてはＳｉ（シリコン）単結晶が一例として挙げられる。Ｓｉ単結晶の屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴは、およそ１０^−４である。

図２は、Ｓｉ単結晶を用いて作製した位相補償器１００の構成例を示したものである。なお、図２（ａ）は位相補償器１００の斜視図、図２（ｂ）は位相補償器１００の上面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。この図に示すように、位相補償器１００は、外枠部１０１、梁部１０２、光透過領域１０３及び温度制御用配線１０４から構成されている。外枠部１０１、梁部１０２及び光透過領域１０３は、（１００）面のＳｉ単結晶基板を異方性エッチングして、梁部１０２と光透過領域１０３の周辺をくりぬくことで一体的に構成したものである。光透過領域１０３は、梁部１０２によって外枠部１０１に支持されており、その外周には温度制御用配線１０４が形成されている。位相補償器１００は、この光透過領域１０３が第１の透過光Ｓ３の光軸に対して垂直になるように、基準側アームに挿入される。

温度制御用配線１０４は、例えば白金材料からなる配線であり、図示しない温度制御装置からの電流供給を受けて発熱し、これにより光透過領域１０３は所定の温度に保持される。このように、温度制御用配線１０４を光透過領域１０３の外周を覆うように形成することで、光透過領域１０３内における温度勾配の発生を抑制し、一定の温度に保持することができる。なお、この温度制御用配線１０４は、白金材料を蒸着法などにより光透過領域１０３の外周に蒸着させることにより形成することができる。

以下、このように構成された位相補償器１００の設計例について説明する。
遅延干渉計のＦＳＲを10.71（ＧＨｚ）とした場合、遅延側アーム、基準側アームのそれぞれの光路長（往復分）をＬ_０１、Ｌ_０２とすると光路差ΔＬ_０は下記（１）式で表される。また、Ｌ_０１及びＬ_０２は、下記（２）及び（３）式で表される。従って、光路差ΔＬ_０は（２）（３）式を（１）式に代入して下記（４）式で表される。なお、（２）（３）（４）式において、Ｌ＝Ｌ_１−Ｌ_２、Ｌ_１は遅延側アームの機械的な距離、Ｌ_２は基準側アームの機械的な距離、ｎ_０は空気の屈折率、ｎ_ｓｉはＳｉ単結晶の屈折率、ｔは位相補償器１００の厚さである。

上記（４）式で表される光路差ΔＬ_０の温度変化を求めると、下記（５）式で表される。ここで、光路差ΔＬ_０の温度変化を０とおくと、下記（６）式のように整理することでができ、機械的な距離の差Ｌと位相補償器１００の厚さｔとの比率を求めることができる。
なお、（６）式において、α_Ｍは遅延干渉計の筐体を構成する金属材料の線膨張係数、また、α_ＳｉはＳｉ単結晶の線膨張係数、ｄｎ_ｓｉ／ｄＴはＳｉ単結晶の屈折率温度係数、ｄｎ_０／ｄＴは空気の屈折率温度係数である。

例えば、遅延干渉計の筐体を構成する金属材料をコバールとすると線膨張係数α_Ｍ＝6×10⁻⁶、また、Ｓｉ単結晶の線膨張係数α_Ｓｉ＝2.4×10⁻⁶、Ｓｉ単結晶の屈折率ｎ_ｓｉ＝3.5、Ｓｉ単結晶の屈折率温度係数ｄｎ_ｓｉ／ｄＴ＝10⁻⁴、空気の屈折率温度係数ｄｎ_０／ｄＴ＝−10⁻⁶とすると、上記（６）式から5Ｌ−107ｔ＝０となり、Ｌ＝14（ｍｍ）とした場合、位相補償器１００の厚さｔは0.65（ｍｍ）にすれば良いことがわかる。

すなわち、上記のような設計例を基に位相補償器１００を作製し、基準側アームに挿入することにより、温度変化による筐体の膨張が発生した場合であっても、光路差ΔＬ_０の温度変化を補償することができ、遅延干渉計の特性の安定性を保持することが可能となる。

ところで、遅延干渉計では入力波長に応じて遅延時間を調整する必要がある。本実施形態では、位相補償器１００（詳細には光透過領域１０３）の温度を制御することにより、遅延時間の調整を実現することができる。以下では、上記と同様に、ＦＳＲ＝10.71（ＧＨｚ）の遅延干渉計を想定した場合において、遅延時間の調整に要する温度変化分の算出方法について説明する。

光路差ΔＬ_０は上記（４）式で表されるので、当該光路差ΔＬ_０を温度で微分した後、それぞれの屈折率と屈折率温度係数を代入することにより下記（７）式が得られる。

位相補償器１００の厚さｔ＝0.65（ｍｍ）の場合、ｄΔＬ_０／ｄＴ＝1.3×10⁻⁷（m/K）となるため、入力波長1.55（μｍ）に対して遅延時間を１波長分調整するには12度の温度変化が必要であることがわかる。すなわち、遅延時間を１波長分調整するには、温度制御用配線１０４に温度制御装置によって電流を供給して発熱させ、光透過領域１０３の温度が12度上昇するように温度制御を行なえば良い。このように、本実施形態によると、位相補償器１００の温度制御を行なうことにより、遅延時間を１波長単位で調整することが可能となる。

ここで、仮に1／4（Ｗ）で12度の温度上昇とした場合、必要な熱抵抗は12／0.25＝48（Ｋ／Ｗ）となる。Ｓi単結晶の熱伝導率は168（Ｗ／ｍＫ）であるので、熱回路の長さを１（ｍｍ）とした場合、その断面積はＳ＝0.001／48／168＝0.127（ｍｍ^２）となる。また、光透過領域１０３の面積を25（ｍｍ^２）、厚さｔ＝0.65（ｍｍ）とすると、Ｓｉ単結晶の熱容量は4.9×10⁻²（Ｊ／Ｋ）であるので、得られる温度時定数は48×0.049＝2.3（ｓ）となる。このように適当な熱回路を構成することにより、所望の動作速度を得ることも可能である。

次に、このように構成された第１実施形態の復調器の動作について説明する。
光ファイバから入射されたＤＰＳＫ光信号は、第１のレンズ１によって平行光Ｓ１に変換され、ハーフミラー２に出射される。この平行光Ｓ１は、ハーフミラー２によって第1の反射光Ｓ２と第1の透過光Ｓ３とに分離され、第1の反射光Ｓ２は第1のリフレクタ３に出射され、第1の透過光Ｓ３は位相補償器１００を介して第2のリフレクタ４に出射される。

第1の反射光Ｓ２は、第1のリフレクタ３を介してハーフミラー２に再入射され、第1の透過光Ｓ３は第2のリフレクタ４を介してハーフミラー２に再入射される。この時、第1の反射光Ｓ２は、第1の透過光Ｓ３に対して１ビット周期と等しい遅延時間Ｔdを有している。

第1のリフレクタ３を介して入射された第1の反射光Ｓ２は、ハーフミラー２によって第２の反射光Ｓ２aと第２の透過光Ｓ２bとに分離され、第２の反射光Ｓ２aは第１のミラー５に、また、第２の透過光Ｓ２bは第２のミラー６に出射される。一方、第２のリフレクタ４を介して入射された第1の透過光Ｓ３は、ハーフミラー２によって第３の反射光Ｓ３aと第３の透過光Ｓ３bとに分離され、第３の反射光Ｓ３aは第２のミラー６に、また、第３の透過光Ｓ３bは第１のミラー５に出射される。

つまり、第１のミラー５には、第２の反射光Ｓ２aと第３の透過光Ｓ３bとの合波（第１の合波Ｖ１）が入射され、また、第２のミラー６には第２の透過光Ｓ２bと第３の反射光Ｓ３aとの合波（第２の合波Ｖ２）が入射される。

第１の合波Ｖ１は、第１のミラー５を介して第２のレンズ７に出射され、当該第２のレンズ７にて集光された後、平衡光検出器９に出射される。また、第２の合波Ｖ２は、第２のミラー６を介して第３のレンズ８に出射され、当該第３のレンズ８にて集光された後、平衡光検出器９に出射される。平衡光検出器９は、上記第１の合波Ｖ１と第２の合波Ｖ２との平衡検出処理を行い復調信号を生成する。

ここで、第１の合波Ｖ１の光強度Ｐ１と、第２の合波Ｖ２の光強度Ｐ２とは下記（８）、（９）式で表される。

なお、上記（８）、（９）式において、Ｔdは遅延時間（１ビット周期）、fはキャリア周波数、cは光速である。また、δ１はマイケルソン干渉計の位相調整量を示すパラメータである。これはキャリア周波数などの変化を補正するものであり、遅延時間Ｔdの微調整分とも解釈可能である。このδ１は、第1のリフレクタ３をＸ軸方向に移動することで調整することができる。

このように、本第１実施形態の復調器は、従来のような光導波路ではなく、個々の光学部品からなるマイケルソン型遅延干渉計によって構成されている。従って、位相補償器１００の設置や、第1のリフレクタ３のＸ軸方向の位置の微調整によって、光路差ΔＬ_０や遅延時間Ｔdの温度補償構造を採ることが容易となり、高精度な温度制御を必要としない復調器を実現できる。また、遅延干渉計と平衡光検出器９との間を従来のように光ファイバによって接続せず、遅延干渉計から出力される光信号（第１の合波Ｖ１及び第２の合波Ｖ２）を直接平衡光検出器９で受光することにより、上記光信号に遅延が生じることはない。以上のように、本第１実施形態の復調器によれば、安定且つ正確にＤＰＳＫ光信号を復調することが可能である。

なお、上記実施形態では、位相補償器１００を構成する熱光学効果媒質としてＳｉ単結晶を用いて説明したが、これに限定されず、多結晶や非晶質のＳｉ材料を用いても良いし、他の光透過性の半導体材料（ＧａＡｓやＩｎＰ等）を用いても良い。また、高い屈折率温度依存性及び光透過性を有するものであれば、他の熱光学効果媒質を用いても良い。

また、上記実施形態では、基準側アームに位相補償器１００を挿入したが、これに限定されず、例えば位相補償器１００を構造上厚くする必要がある場合は、遅延側アームに薄い厚さの位相補償器を挿入し、両者の厚さの差によって温度補償量を決定することも可能である。

[第２実施形態]
次に、図３を用いて本発明の第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態における遅延干渉計を備えた復調器の構成概略図である。なお、第２実施形態における復調器は、ＤＱＰＳＫ変調された光信号（ＤＱＰＳＫ光信号）を復調するものである。

この図に示すように、本第２実施形態の復調器は、第1のレンズ１０、２分岐プリズム１１、ハーフミラー１２、第1のリフレクタ１３、位相調整部１４、第2のリフレクタ１５、第1のミラー１６、第2のミラー１７、第２のレンズ１８、第３のレンズ１９、第４のレンズ２０、第５のレンズ２１、第１の平衡光検出器２２、第２の平衡光検出器２３及び位相補償器１００から構成されている。なお、以下の説明において、位相補償器１００の構成及び作用効果は上記第１実施形態と同様なので説明を省略する。

第1のレンズ１０は、例えばコリメートレンズであり、図示しない光ファイバから入射されるＤＱＰＳＫ光信号を平行光Ｓ１０に変換して、出射光軸（Ｙ軸）上に設けられた２分岐プリズム１１に出射する。２分岐プリズム１１は、上記第1のレンズ１０から入射された平行光Ｓ１０を２分岐し、その一方を第１の分岐光Ｓ１１としてＸ軸方向に設けられたハーフミラー１２に出射し、他方を第２の分岐光Ｓ１２としてハーフミラー１２に出射する。

ハーフミラー１２は、上記２分岐プリズム１１から入射された第１の分岐光Ｓ１１を、
第1の反射光Ｓ１１aとしてＹ軸方向に設けられた位相補償器１００を介して第1のリフレクタ１３に反射し、また、第1の透過光Ｓ１１bとしてＸ軸方向に設けられた位相調整部１４を介して第２のリフレクタ１５に透過させる。また、このハーフミラー１２は、上記２分岐プリズム１１から入射された第２の分岐光Ｓ１２を、第２の反射光Ｓ１２aとして位相補償器１００を介して第1のリフレクタ１３に反射し、また、第２の透過光Ｓ１２bとして位相調整部１４を介して第２のリフレクタ１５に透過させる。

第1のリフレクタ１３は、上記ハーフミラー１２から入射された第1の反射光Ｓ１１a及び第２の反射光Ｓ１２aをＸ軸方向に反射した後、Ｙ軸方向に向け、つまりハーフミラー１２に向けて反射する。第２のリフレクタ１５は、上記ハーフミラー１２から入射された第1の透過光Ｓ１１b及び第２の透過光Ｓ１２bをＹ軸方向に反射した後、Ｘ軸方向に向け、つまりハーフミラー１２に向けて反射する。なお、この第２のリフレクタ１５はＸ軸方向に移動自在に設けられている。

ここで、第1の反射光Ｓ１１aと第1の透過光Ｓ１１bとの光路差は、第1の透過光Ｓ１１bが第1の反射光Ｓ１１aに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有するように設定されている。また、同様に、第２の反射光Ｓ１２aと第２の透過光Ｓ１２bとの光路差は、第２の透過光Ｓ１２bが第２の反射光Ｓ１２aに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有するように設定されている。

位相調整部１４は、第1の透過光Ｓ１１bにπ／４の位相シフトを与え、第２の透過光Ｓ１２bに−π／４の位相シフトを与えるものであり、つまり第1の透過光Ｓ１１bと第２の透過光Ｓ１２bとの間にはπ／２の位相差が与えられる。より具体的には、この位相調整部１４として、屈折率が異なる２つの光媒質を組み合わせたもの、板厚の異なる２つの光媒質を組み合わせたもの、または光学特性の異なる２つの光学薄膜を組み合わせたもの等を用いることで位相シフトを実現する。さらに、この位相調整部１４には、応力、電界、温度等のいずれかの外力を加えることで、位相シフト量を微調する機能が備えられている。

上記ハーフミラー１２は、第1のリフレクタ１３を介して入射された第1の反射光Ｓ１１aを、第３の反射光Ｓ１１aaとしてＸ軸方向に設けられた第１のミラー１６に反射し、また、第３の透過光Ｓ１１abとしてＹ軸方向に設けられた第２のミラー１７に透過させる。また、このハーフミラー１２は、第1のリフレクタ１３を介して入射された第２の反射光Ｓ１２aを、第４の反射光Ｓ１２aaとして第１のミラー１６に反射し、また、第４の透過光Ｓ１２abとして第２のミラー１７に透過させる。

さらに、ハーフミラー１２は、第２のリフレクタ１５を介して入射された第1の透過光Ｓ１１bを、第５の反射光Ｓ１１baとして第２のミラー１７に反射し、また、第５の透過光Ｓ１１bbとして第１のミラー１６に透過させる。また、このハーフミラー１２は、第２のリフレクタ１５を介して入射された第２の透過光Ｓ１２bを、第６の反射光Ｓ１２baとして第２のミラー１７に反射し、また、第６の透過光Ｓ１２bbとして第１のミラー１６に透過させる。

つまり、ハーフミラー１２において、第３の反射光Ｓ１１aaと第５の透過光Ｓ１１bbとが合波（第１の合波Ｖ１０）されて第１のミラー１６に出射され、第３の透過光Ｓ１１abと第５の反射光Ｓ１１baとが合波（第２の合波Ｖ１１）されて第２のミラー１７に出射され、第４の反射光Ｓ１２aaと第６の透過光Ｓ１２bbとが合波（第３の合波Ｖ１２）されて第１のミラー１６に出射され、また、第４の透過光Ｓ１２abと第６の反射光Ｓ１２baとが合波（第４の合波Ｖ１３）されて第２のミラー１７に出射される。

第１のミラー１６は、上記第１の合波Ｖ１０を第２のレンズ１８に、また、第３の合波Ｖ１２を第４のレンズ２０に反射する。第２のミラー１７は、上記第２の合波Ｖ１１を第３のレンズ１９に、また、第４の合波Ｖ１３を第５のレンズ２１に反射する。

第２のレンズ１８は、集光レンズであり、上記第１の合波Ｖ１０を集光して第１の平衡光検出器２２に出射する。第３のレンズ１９は、集光レンズであり、上記第２の合波Ｖ１１）を集光して第１の平衡光検出器２２に出射する。第４のレンズ２０は、集光レンズであり、上記第３の合波Ｖ１２を集光して第２の平衡光検出器２３に出射する。第５のレンズ２１は、集光レンズであり、上記第４の合波Ｖ１３を集光して第２の平衡光検出器２３に出射する。

第１の平衡光検出器２２は、上記第１の合波Ｖ１０の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子と第２の合波Ｖ１１の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子とを備え（図示せず）、これら受光素子から出力される電気信号に基づいて平衡検出を行い復調信号ｘを生成する。第２の平衡光検出器２３は、上記第３の合波Ｖ１２の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子と第４の合波Ｖ１３の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子とを備え（図示せず）、これら受光素子から出力される電気信号に基づいて平衡検出を行い復調信号ｙを生成する。

このように、第1のレンズ１０、２分岐プリズム１１、ハーフミラー１２、第1のリフレクタ１３、位相調整部１４、第2のリフレクタ１５、第1のミラー１６、第2のミラー１７、第２のレンズ１８、第３のレンズ１９、第４のレンズ２０、第５のレンズ２１及び位相補償器１００によって、π／２の位相差が与えられた２系統のマイケルソン型遅延干渉計が構成されている。

次に、このように構成された第２実施形態の復調器の動作について説明する。
光ファイバから入射されたＤＱＰＳＫ光信号は、第１のレンズ１０によって平行光Ｓ１０に変換され、２分岐プリズム１１に出射される。この平行光１０は、２分岐プリズム１１によって２分岐され、第１の分岐光Ｓ１１としてハーフミラー１２に出射されると共に、第２の分岐光Ｓ１２としてハーフミラー１２に出射される。

第１の分岐光Ｓ１１は、ハーフミラー１２によって第1の反射光Ｓ１１aとして位相補償器１００を介して第1のリフレクタ１３に出射され、また、第1の透過光Ｓ１１bとして位相調整部１４を介して第２のリフレクタ１５に出射される。一方、第２の分岐光Ｓ１２は、ハーフミラー１２によって第２の反射光Ｓ１２aとして位相補償器１００を介して第1のリフレクタ１３に出射され、また、第２の透過光Ｓ１２bとして位相調整部１４を介して第２のリフレクタ１５に出射される。

第1の反射光Ｓ１１a及び第２の反射光Ｓ１２aは、第１のリフレクタ１３を介してハーフミラー１２に再入射され、当該ハーフミラー１２によって第1の反射光Ｓ１１aは第３の反射光Ｓ１１aaとして第１のミラー１６に出射され、また、第３の透過光Ｓ１１abとして第２のミラー１７に出射される。また第２の反射光Ｓ１２aは、ハーフミラー１２によって第４の反射光Ｓ１２aaとして第１のミラー１６に出射され、また、第４の透過光Ｓ１２abとして第２のミラー１７に出射される。

第1の透過光Ｓ１１b及び第２の透過光Ｓ１２bは、位相調整部１４及び第２のリフレクタ１５を介してハーフミラー１２に再入射され、当該ハーフミラー１２によって第1の透過光Ｓ１１bは第５の反射光Ｓ１１baとして第２のミラー１７に出射され、また、第５の透過光Ｓ１１bbとして第１のミラー１６に出射される。また、第２の透過光Ｓ１２bは、ハーフミラー１２によって第６の反射光Ｓ１２baとして第２のミラー１７に出射され、また、第６の透過光Ｓ１２bbとして第１のミラー１６に出射される。

ここで、第1の透過光Ｓ１１bは第1の反射光Ｓ１１aに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有し、また、同様に、第２の透過光Ｓ１２bは第２の反射光Ｓ１２aに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有している。また、位相調整部１４によって、第1の透過光Ｓ１１bにπ／４の位相シフトが与えられ、第２の透過光Ｓ１２bに−π／４の位相シフトが与えられている。つまり第1の透過光Ｓ１１bと第２の透過光Ｓ１２bとの間にはπ／２の位相差が与えられている。

第１のミラー１６は、上記第３の反射光Ｓ１１aaと第５の透過光Ｓ１１bbとの合波（第１の合波Ｖ１０）を第２のレンズ１８に、また、第４の反射光Ｓ１２aaと第６の透過光Ｓ１２bbとの合波（第３の合波Ｖ１２）を第４のレンズ２０に出射する。第２のミラー１７は、上記第３の透過光Ｓ１１abと第５の反射光Ｓ１１baとの合波（第２の合波Ｖ１１）を第３のレンズ１９に、また、第４の透過光Ｓ１２abと第６の反射光Ｓ１２baとの合波（第４の合波Ｖ１３）を第５のレンズ２１に出射する。

第２のレンズ１８、第３のレンズ１９にてそれぞれ集光された第１の合波Ｖ１０と第２の合波Ｖ１１とは、第１の平衡光検出器２２に出射される。一方、第４のレンズ２０、第５のレンズ２１にて、それぞれ集光された第３の合波Ｖ１２と第４の合波Ｖ１３とは、第２の平衡光検出器２３に出射される。

第１の平衡光検出器２２は、上記第１の合波Ｖ１０と第２の合波Ｖ１１との平衡検出処理を行い復調信号ｘを生成する。一方、第２の平衡光検出器２３は、上記第３の合波Ｖ１２と第４の合波Ｖ１３との平衡検出処理を行い復調信号ｙを生成する。このようにして得られる復調信号ｘ及び復調信号ｙは２値符号を示す信号となる。

ここで、第１の合波Ｖ１０の光強度Ｐ１０、第２の合波Ｖ１１の光強度Ｐ１１、第３の合波Ｖ１２の光強度Ｐ１２、第４の合波Ｖ１３の光強度Ｐ１３は下記（１０）〜（１３）式で表される。

なお、上記（１０）〜（１３）式において、Ｔd、f、c、δ１は上記（１）、（２）式と同様である。δ２は位相シフト量の微調整分を示すパラメータである。このδ２の値は、位相調整部１４に、外力（応力、電界、温度等）を加えることにより調整可能であり、この調整により常に正確に第1の透過光Ｓ１１bと第２の透過光Ｓ１２bとの間の位相差をπ／２に保つことができる。

このように、本第２実施形態の復調器は、従来のような光導波路ではなく、個々の光学部品からなる２系統のマイケルソン型遅延干渉計によって構成されている。従って、第１実施形態と同様、位相補償器１００の設置や、第２のリフレクタ１５のＸ軸方向の位置の微調整によって、光路差ΔＬ_０や遅延時間Ｔdの温度補償構造を採ることが容易となり、高精度な温度制御を必要としない復調器を実現できる。

また、２系統のマイケルソン型遅延干渉計から出力される光信号を直接平衡光検出器で受光することにより、上記光信号に遅延が生じることはない。
さらに、遅延干渉計内に位相調整部１４を容易に挿入することができ、これにより常に正確に２系統の遅延干渉計の位相差をπ／２に保持することができる（つまり、位相シフト量の再現性が高い）。
以上のように、本第２実施形態の復調器によれば、安定且つ正確にＤＱＰＳＫ光信号を復調することが可能である。

[第３実施形態]
次に、図４を用いて本発明の第３実施形態について説明する。図４は第３実施形態における遅延干渉計を備えた復調器の構成概略図である。なお、第３実施形態における復調器は、ＤＱＰＳＫ変調された光信号（ＤＱＰＳＫ光信号）を復調するものである。

この図に示すように、本第３実施形態の復調器は、第1のレンズ３０、ハーフミラー３１、第1のリフレクタ３２、第２のリフレクタ３３、位相調整部３４、第1のミラー３５、第2のミラー３６、第２のレンズ３７、第３のレンズ３８、第４のレンズ３９、第５のレンズ４０、第１の平衡光検出器４１、第２の平衡光検出器４２及び位相補償器１００から構成されている。なお、以下の説明において、位相補償器１００の構成及び作用効果は上記第１実施形態と同様なので説明を省略する。

第1のレンズ３０は、例えばコリメートレンズであり、図示しない光ファイバから入射されるＤＱＰＳＫ光信号を平行光Ｓ２０に変換して、出射光軸（Ｘ軸）上に設けられたハーフミラー３１に出射する。ハーフミラー３１は、上記第１のレンズ３０から入射された平行光Ｓ２０を、第1の反射光Ｓ２１として位相補償器１００を介してＹ軸方向に設けられた第1のリフレクタ３２に反射し、また、第1の透過光Ｓ２２としてＸ軸方向に設けられた第２のリフレクタ３３に透過する。

第1のリフレクタ３２は、内部にビームスプリッタを備えており、上記ハーフミラー３１から入射された第1の反射光Ｓ２１をＸ軸方向に反射した後、第１の分岐光Ｓ２１aと第２の分岐光２１bとに２分岐し、Ｙ軸方向に向け、つまりハーフミラー３１に向けて反射する。第２のリフレクタ３３は、内部にビームスプリッタを備えており、上記ハーフミラー３１から入射された第１の透過光Ｓ２２をＹ軸方向に反射した後、第３の分岐光Ｓ２２aと第４の分岐光Ｓ２２bとに２分岐し、Ｘ軸方向に向け、つまりハーフミラー３１に向けて位相調整部３４を介して反射する。なお、この第２のリフレクタ３３はＸ軸方向に移動自在に設けられている。

ここで、第1の反射光Ｓ２１＋第１の分岐光Ｓ２１aの光路と、第１の透過光Ｓ２２＋第３の分岐光Ｓ２２aの光路との光路差は、第３の分岐光Ｓ２２aが第１の分岐光Ｓ２１aに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有するように設定されている。また、同様に、第1の反射光Ｓ２１＋第２の分岐光Ｓ２１bの光路と、第１の透過光Ｓ２２＋第４の分岐光Ｓ２２bの光路との光路差は、第４の分岐光Ｓ２２bが第２の分岐光Ｓ２１bに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有するように設定されている。

位相調整部３４は、第３の分岐光Ｓ２２aにπ／４の位相シフトを与え、第４の分岐光Ｓ２２bに−π／４の位相シフトを与えるものであり、つまり第３の分岐光Ｓ２２aと第４の分岐光Ｓ２２bとの間にはπ／２の位相差が与えられる。この位相調整部３４としては、第２実施形態と同様に、屈折率が異なる２つの光媒質を組み合わせたもの、板厚の異なる２つの光媒質を組み合わせたもの、または光学特性の異なる２つの光学薄膜を組み合わせたもの等を用いることで位相シフトを実現する。さらに、この位相調整部３４には、応力、電界、温度等のいずれかの外力を加えることで、位相シフト量を微調する機能が備えられている。

上記ハーフミラー３１は、第1のリフレクタ３２を介して入射された第1の分岐光Ｓ２１aを、第２の反射光Ｓ２１aaとしてＸ軸方向に設けられた第１のミラー３５に反射し、また、第２の透過光Ｓ２１abとしてＹ軸方向に設けられた第２のミラー３６に透過させる。また、ハーフミラー３１は、第1のリフレクタ３２を介して入射された第２の分岐光Ｓ２１bを、第３の反射光Ｓ２１baとして第１のミラー３５に反射し、また、第３の透過光Ｓ２１bbとして第２のミラー３６に透過させる。

さらに、このハーフミラー３１は、第２のリフレクタ３３及び位相調整部３４を介して入射された第３の分岐光Ｓ２２aを、第４の反射光Ｓ２２aaとして第２のミラー３６に反射し、また、第４の透過光Ｓ２２abとして第１のミラー３５に透過させる。また、ハーフミラー３１は、第２のリフレクタ３３及び位相調整部３４を介して入射された第４の分岐光Ｓ２２bを、第５の反射光Ｓ２２baとして第２のミラー３６に反射し、また、第５の透過光Ｓ２２bbとして第１のミラー３５に透過させる。

つまり、ハーフミラー３１において、第２の反射光Ｓ２１aaと第４の透過光Ｓ２２abとが合波（第１の合波Ｖ２０）されて第１のミラー３５に出射され、第２の透過光Ｓ２１abと第４の反射光Ｓ２２aaとが合波（第２の合波Ｖ２１）されて第２のミラー３６に出射され、第３の反射光Ｓ２１baと第５の透過光Ｓ２２bbとが合波（第３の合波Ｖ２２）されて第１のミラー３５に出射され、また、第３の透過光Ｓ２１bbと第５の反射光Ｓ２２baとが合波（第４の合波Ｖ２３）されて第２のミラー３６に出射される。

第１のミラー３５は、上記第１の合波Ｖ２０を第２のレンズ３７に、また、第３の合波Ｖ２２を第４のレンズ３９に反射する。第２のミラー３６は、上記第２の合波Ｖ２１を第３のレンズ３８に、また、第４の合波Ｖ２３を第５のレンズ４０に反射する。

第２のレンズ３７は、集光レンズであり、上記第１の合波Ｖ２０を集光して第１の平衡光検出器４１に出射する。第３のレンズ３８は、集光レンズであり、上記第２の合波Ｖ２１を集光して第１の平衡光検出器４１に出射する。第４のレンズ３９は、集光レンズであり、上記第３の合波Ｖ２２を集光して第２の平衡光検出器４２に出射する。第５のレンズ４０は、集光レンズであり、上記第４の合波Ｖ２３を集光して第２の平衡光検出器４２に出射する。

第１の平衡光検出器４１は、上記第１の合波Ｖ２０の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子と第２の合波Ｖ２１の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子とを備え（図示せず）、これら受光素子から出力される電気信号に基づいて平衡検出を行い復調信号ｘを生成する。第２の平衡光検出器４２は、上記第３の合波Ｖ２２の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子と第４の合波Ｖ２３の光強度に応じて電気信号を出力する受光素子とを備え（図示せず）、これら受光素子から出力される電気信号に基づいて平衡検出を行い復調信号ｙを生成する。

このように、第1のレンズ３０、ハーフミラー３１、第1のリフレクタ３２、第２のリフレクタ３３、位相調整部３４、第1のミラー３５、第2のミラー３６、第２のレンズ３７、第３のレンズ３８、第４のレンズ３９、第５のレンズ４０及び位相補償器１００によって、π／２の位相差が与えられた２系統のマイケルソン型遅延干渉計が構成されている。

次に、このように構成された第３実施形態の復調器の動作について説明する。
光ファイバから入射されたＤＱＰＳＫ光信号は、第１のレンズ３０によって平行光Ｓ２０に変換され、ハーフミラー３１に出射される。この平行光２０は、ハーフミラー３１によって第1の反射光Ｓ２１として位相補償器１００を介して第1のリフレクタ３２に出射され、また、第1の透過光Ｓ２２として第２のリフレクタ３３に出射される。

第1の反射光Ｓ２１は、第1のリフレクタ３２によって、第１の分岐光Ｓ２１aと第２の分岐光Ｓ２１bとに２分岐され、ハーフミラー３１に再入射される。一方、第１の透過光Ｓ２２は、第２のリフレクタ３３によって、第３の分岐光Ｓ２２aと第４の分岐光Ｓ２２bとに２分岐され、位相調整部３４を介してハーフミラー３１に再入射される。

ここで、第３の分岐光Ｓ２２aは第１の分岐光Ｓ２１aに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有し、また、同様に、第４の分岐光Ｓ２２bは第２の分岐光Ｓ２１bに対してシンボル周期と等しい遅延時間Ｔdを有している。また、位相調整部３４によって、第３の分岐光Ｓ２２aにπ／４の位相シフトが与えられ、第４の分岐光Ｓ２２bに−π／４の位相シフトが与えられている。つまり第３の分岐光Ｓ２２aと第４の分岐光Ｓ２２bとの間にはπ／２の位相差が与えられている。

上記ハーフミラー３１において、第1のリフレクタ３２を介して入射された第1の分岐光Ｓ２１aは、第２の反射光Ｓ２１aaとして第１のミラー３５に出射され、また、第２の透過光Ｓ２１abとして第２のミラー３６に出射される。また、ハーフミラー３１において、第1のリフレクタ３２を介して入射された第２の分岐光Ｓ２１bは、第３の反射光Ｓ２１baとして第１のミラー３５に出射され、また、第３の透過光Ｓ２１bbとして第２のミラー３６に出射される。

さらに、このハーフミラー３１において、第２のリフレクタ３３及び位相調整部３４を介して入射された第３の分岐光Ｓ２２aは、第４の反射光Ｓ２２aaとして第２のミラー３６に出射され、また、第４の透過光Ｓ２２abとして第１のミラー３５に出射される。また、ハーフミラー３１において、第２のリフレクタ３３及び位相調整部３４を介して入射された第４の分岐光Ｓ２２bは、第５の反射光Ｓ２２baとして第２のミラー３６に出射され、また、第５の透過光Ｓ２２bbとして第１のミラー３５に出射される。

第１のミラー３５は、上記第２の反射光Ｓ２１aaと第４の透過光Ｓ２２abとの合波（第１の合波Ｖ２０）を第２のレンズ３７に、また、第３の反射光Ｓ２１baと第５の透過光Ｓ２２bbとの合波（第３の合波Ｖ２２）を第４のレンズ３９に出射する。また、第２のミラー３６は、第２の透過光Ｓ２１abと第４の反射光Ｓ２２aaとの合波（第２の合波Ｖ２１）を第３のレンズ３８に、また、第３の透過光Ｓ２１bbと第５の反射光Ｓ２２baとの合波（第４の合波Ｖ２３）を第５のレンズ４０に出射する。

第２のレンズ３７、第３のレンズ３８にてそれぞれ集光された第１の合波Ｖ２０と第２の合波Ｖ２１とは、第１の平衡光検出器４１に出射される。一方、第４のレンズ３９、第５のレンズ４０にて、それぞれ集光された第３の合波Ｖ２２と第４の合波Ｖ２３とは、第２の平衡光検出器４２に出射される。

第１の平衡光検出器４１は、上記第１の合波Ｖ２０と第２の合波Ｖ２１との平衡検出処理を行い復調信号ｘを生成する。一方、第２の平衡光検出器４２は、上記第３の合波Ｖ２２と第４の合波Ｖ２３との平衡検出処理を行い復調信号ｙを生成する。このようにして得られる復調信号ｘ及び復調信号ｙは２値符号を示す信号となる。

ここで、第１の合波Ｖ２０の光強度Ｐ２０、第２の合波Ｖ２１の光強度Ｐ２１、第３の合波Ｖ２２の光強度Ｐ２２、第４の合波Ｖ２３の光強度Ｐ２３は、第２実施形態と同様に、上記（１０）〜（１３）式で表される。

つまり、δ２は位相シフト量の微調整分を示すパラメータであり、この値を位相調整部３４によって調整することにより、常に正確に第３の分岐光Ｓ２２aと第４の分岐光Ｓ２２bとの間の位相差をπ／２に保つことができる。

このように、本第３実施形態の復調器は、従来のような光導波路ではなく、個々の光学部品からなる２系統のマイケルソン型遅延干渉計によって構成されている。従って、第２実施形態と同様、位相補償器１００の設置や、第２のリフレクタ３３のＸ軸方向の位置の微調整によって、光路差ΔＬ_０や遅延時間Ｔdの温度補償構造を採ることが容易となり、高精度な温度制御を必要としない復調器を実現できる。

また、２系統のマイケルソン型遅延干渉計から出力される光信号を直接平衡光検出器で受光することにより、上記光信号に遅延が生じることはない。
さらに、遅延干渉計内に位相調整部３４を容易に挿入することができ、これにより常に正確に２系統の遅延干渉計の位相差をπ／２に保持することができる（つまり、位相シフト量の再現性が高い）。
尚且つ、第３実施形態の復調器は、平行光Ｓ２０をハーフミラー３１によって第１の反射光Ｓ２１及び第１の透過光Ｓ２２に２分岐した後、さらにそれらを第１のリフレクタ３２または第２のリフレクタ３３によって２分岐する構成を採用している。このような構成とすることで第２実施形態と比べて装置サイズの小型化を図ることができる。
以上のように、本第３実施形態の復調器によれば、安定且つ正確にＤＱＰＳＫ光信号を復調することが可能である。

さらに、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。

（１） 上記第１〜第３実施形態では、第２のリフレクタにＸ軸方向の可動機構を設けた
が、これに限定されず、第１のリフレクタをＹ軸方向に移動可能に構成することで、遅延時間Ｔdを調整するようにしても良い。また、第１のリフレクタ及び第２のリフレクタ共に移動可能にしても良い。さらに、第１のリフレクタを移動可能に構成した場合、位相調整部を第１のリフレクタとハーフミラーとの間に挿入しても良い。

（２）上記第１〜第３実施形態では、マイケルソン型遅延干渉計から出力される光信号を直接平衡光検出器で受光する構成としたが、これに限らず、第２〜第５のレンズと平衡光検出器との間を光ファイバによって接続する構成としても良い。

本発明の第１実施形態における遅延干渉計を備えた復調器の構成概略図である。 本発明の第１実施形態における位相補償器１００の構成例である。 本発明の第２実施形態における遅延干渉計を備えた復調器の構成概略図である。 本発明の第３実施形態における遅延干渉計を備えた復調器の構成概略図である。 従来の復調器の構成概略図である。

符号の説明

１０、２０…第1のレンズ、２、１２、３１…ハーフミラー、３、１３、３２…第1のリフレクタ、４、１５、３３…第2のリフレクタ、５、１６、３５…第1のミラー、６、１７、３６…第2のミラー、７、１８、３７…第２のレンズ、８、１９、３８…第３のレンズ、２０、３９…第４のレンズ、２１、４０…第５のレンズ、９…平衡光検出器、２２、４１…第１の平衡光検出器、２３、４２…第２の平衡光検出器 １１…２分岐プリズム、１４、３４…位相調整部、１００…位相補償器

Claims (12)

1. 光信号を第１の分岐光及び第２の分岐光に分岐して前記第１の分岐光を第１の光路に出射し、第２の分岐光を第２の光路に出射するハーフミラーと、
   前記第１の光路上に設けられ、前記第１の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第１のリフレクタと、
   前記第２の光路上に設けられ、前記第２の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第２のリフレクタと、
   前記ハーフミラーと第１のリフレクタとの間、または前記ハーフミラーと第２のリフレクタとの間の少なくとも一方に配置され、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器とを備え、
   前記ハーフミラーは、前記第１のリフレクタから入射される第１の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第２の分岐光とを合波し、合波された光信号（合波光信号）を２分岐して出射する
   ことを特徴とする遅延干渉計。
2. 前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタに可動機構を設け、第１の光路及び／または第２の光路の光路長を調整することを特徴とする請求項１記載の遅延干渉計。
3. 前記熱光学効果媒質として単結晶、多結晶または非晶質のＳｉ（シリコン）を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の遅延干渉計。
4. 前記位相補償器は熱光学効果媒質を加温するための加温手段を備え、
   前記加温手段を制御することにより前記熱光学効果媒質の温度制御を行う温度制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遅延干渉計。
5. 差動位相変調（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）された光信号を復調する復調器であって、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の遅延干渉計と、
   当該遅延干渉計から２分岐して出射された合波光信号を受光する２つの受光素子を有
   し、２つの合波光信号に基づいて復調信号を生成する平衡光検出器とを備え、
   前記第１の光路と第２の光路との光路長差は、第１の分岐光に対して第２の分岐光が光信号の１ビット周期と等しい遅延時間を有するように設定されている
   ことを特徴とする復調器。
6. ４相差動位相変調（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）された光信号を復調する復調器であって、
   前記光信号を第１の分岐光及び第２の分岐光に分岐して出射する２分岐手段と、
   前記２分岐手段の出射光軸上に設けられ、前記第１の分岐光を第３の分岐光及び第４の分岐光に分岐して、第３の分岐光を第１の光路に出射すると共に第４の分岐光を第２の光路に出射する一方、前記第２の分岐光を第５の分岐光及び第６の分岐光に分岐して、第５の分岐光を第３の光路に出射すると共に第６の分岐光を第４の光路に出射するハーフミラーと、
   前記第１の光路及び第３の光路上に設けられ、前記第３の分岐光及び第５の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第１のリフレクタと、
   前記第２の光路及び第４の光路上に設けられ、前記第４の分岐光及び第６の分岐光を前記ハーフミラーに反射する第２のリフレクタと、
   前記ハーフミラーと第１のリフレクタとの間、または前記ハーフミラーと第２のリフレクタとの間の少なくとも一方に配置され、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器とを備え、前記ハーフミラーは、前記第１のリフレクタから入射される第３の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第４の分岐光とを合波し、合波された光信号（第１の合波光信号）を２分岐して出射すると共に、前記第１のリフレクタから入射される第５の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第６の分岐光とを合波し、合波された光信号（第２の合波光信号）を２分岐して出射する遅延干渉計と、
   当該遅延干渉計から２分岐して出射された第１の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第１の合波光信号に基づいて第１の復調信号を生成する第１の平衡光検出器と、
   前記遅延干渉計から２分岐して出射された第２の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第２の合波光信号に基づいて第２の復調信号を生成する第２の平衡光検出器とを備え、
   前記第１の光路と第２の光路との光路長差は、第３の分岐光に対して第４の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、
   前記第３の光路と第４の光路との光路長差は、第５の分岐光に対して第６の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、
   前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタと前記ハーフミラーとの間に、第１の合波光信号と第２の合波光信号との位相差がπ／２となるような位相調整手段を備えることを特徴とする復調器。
7. ４相差動位相変調（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）された光信号を復調する復調器であって、
   前記光信号を第１の分岐光及び第２の分岐光に分岐して前記第１の分岐光を第１の光路に出射し、また第２の分岐光を第２の光路に出射するハーフミラーと、
   前記第１の分岐光を第３の分岐光と第４の分岐光に２分岐して前記ハーフミラーに反射する第１のリフレクタと、
   前記第２の分岐光を第５の分岐光と第６の分岐光に２分岐して前記ハーフミラーに反射する第２のリフレクタと、
   前記ハーフミラーと第１のリフレクタとの間、または前記ハーフミラーと第２のリフレクタとの間の少なくとも一方に配置され、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器とを備え、前記ハーフミラーは、前記第１のリフレクタから入射される第３の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第５の分岐光とを合波し、合波された光信号（第１の合波光信号）を２分岐して出射すると共に、前記第１のリフレクタから入射される第４の分岐光と前記第２のリフレクタから入射される第６の分岐光とを合波し、合波された光信号（第２の合波光信号）を２分岐して出射する遅延干渉計と、
   当該遅延干渉計から２分岐して出射された第１の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第１の合波光信号に基づいて第１の復調信号を生成する第１の平衡光検出器と、
   前記遅延干渉計から２分岐して出射された第２の合波光信号を受光する２つの受光素子を有し、第２の合波光信号に基づいて第２の復調信号を生成する第２の平衡光検出器と
   を備え、
   前記第１の分岐光及び第３の分岐光が通過する第１の光路と第２の分岐光及び第５の分岐光が通過する第２の光路との光路長差は、第３の分岐光に対して第５の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、
   前記第１の分岐光及び第４の分岐光が通過する第３の光路と第２の分岐光及び第６の分岐光が通過する第４の光路との光路長差は、第４の分岐光に対して第６の分岐光が光信号のシンボル周期と等しい遅延時間を有するように設定され、
   前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタと前記ハーフミラーとの間に、第１の合波光信号と第２の合波光信号との位相差がπ／２となるような位相調整手段を備えることを特徴とする復調器。
8. 前記第１のリフレクタ及び／または第２のリフレクタに可動機構を設け、第１〜第４の光路のいずれかの光路長を調整することを特徴とする請求項６または７記載の復調器。
9. 前記熱光学効果媒質として単結晶、多結晶または非晶質のＳｉ（シリコン）を用いたことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の復調器。
10. 前記位相補償器は熱光学効果媒質を加温するための加温手段を備え、
    前記加温手段を制御することにより前記熱光学効果媒質の温度制御を行う温度制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の復調器。
11. 前記遅延干渉計と平衡光検出器とは光ファイバによって接続されていることを特徴とする請求項５記載の復調器。
12. 前記遅延干渉計と第１の平衡光検出器及び第２の平衡光検出器とは光ファイバによって接続されていることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の復調器。

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